38
2.4Pengertian Umum CFD
Secara umum CFD terdiri dari dua kata yaitu sebagai berikut : -Computational : segala sesuatu yang berhubungan dengan matematikadanmetode
numerik atau komputasi -Fluid Dynamics : dinamika dari segala sesuatu yang mengalir.
Ditinjau dari istilah di atas, maka CFD bisa berarti suatu teknologi komputasi yang memungkinkan untuk mempelajari dinamika dari benda – benda
atau zat yang mengalir. Maka secara definisi, CFD adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena
lainnya dengan menyelesaikan persamaan – persamaan matematika model matematika. Pada dasarnya, persamaan – persamaan pada fluida dibangun dan
dianalisis berdasarkan persamaan – persamaan diferensial parsial atau dikenal dengan istilah PDE Partial Differential Equation yang mempresentasikan
hukum – hukum kekekalan massa kontinuitas, momentum dan energi yang diubah kedalam bentuk numerik persamaan linear dengan teknik diskritisasi.
Pengembangan sebuah perangkat lunak software CFD mampu memberikan kekuatan untuk mensimulasikan aliran fluida, perpindahan panas,
perpindahan massa, benda - benda bergerak, aliran multifasa, reaksi kimia, interaksi fluida dan struktur, dan sistem akustik hanya dengan permodelan di
komputer. Dengan menggunakan software ini dapat dibuat virtual prototype dari sebuah system atau alat yang ingin dianalisa dengan menerapkan kondisi nyata di
lapangan. Dengan menggunakan software CFD akan didapatkan data - data, gambar - gambar, atau kurva - kurva yang menunjukkan prediksi dari performansi
keandalan sistem yang akan didesain.
2.4.1 Penggunaan CFD
Dalam aplikasinya CFD dapat dipergunakan bagi : 1 Arsitek untuk mendesain ruang atau lingkungan yang aman dan nyaman.
2 Desainer kendaraan untuk meningkatkan karakter aerodinamiknya. 3 Analisis kimia untuk memaksimalkan hasil dari reaksi kimia dalam peralatan.
Universitas Sumatera Utara
39
4 Bidang petrokimia untuk strategi optimal dari oil recovery. 5 Bidang kedokteran untuk mengobati penyakit arterial computational
hemodynamics 6 Metereologis untuk meramalkan cuaca dan memperingatkan akan terjadinya
bencana alam. 7 Analis failure untuk mencari sumber – sumber kegagalan misalnya pada
suatusistem pembakaran atau aliran uap panas. 8 Organisasi militer untuk mengembangkan senjata dan mengestimasi
seberapabesar kerusakan yang diakibatkannya.
2.4.2 Manfaat CFD
Ditinjau dari segi manfaat terdapat tiga hal yang merupakan alasan kuat kenapa harus menggunakan CFD, yakni : insight, foresight, dan efficiency.
1 Insight – Pemahaman Mendalam Apabila dalam mendesain sebuah system atau alat yang sulit untuk dibuat
prototype-nya atau sulit untuk dilakukan pengujian, analisis CFD memungkinkan untuk digunakan secara virtual ke dalam alatsistem yang dapat
disaksikan melalui CFD yang belum tentu dapat dilihat dengan cara lainnya. 2 Foresight – Prediksi Menyeluruh
Dikarenakan CFD adalah alat untuk memprediksi apa yang akan terjadi pada alatsistem yang didesain dengan satu atau lebih kondisi batas, maka dapat
ditentukan desain yang optimal 3 Efficiency – Efisiensi Waktu dan Biaya
Foresight yang diperoleh dari CFD dapat membantu untuk mendesain lebih cepat dan lebih hemat biaya. Analisissimulasi CFD akan memperpendek
waktu riset dan desain sehingga juga akan mempercepat produk untuk sampai ke pasaran.
2.4.3 Proses
Pada umumnya terdapat tiga tahapan yang harus dilakukan ketika melakukan simulasi CFD, yaitu sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
40
1 Preprocessing Hal ini merupakan langkah pertama dalam membangun dan menganalisis
sebuah model CFD. Teknisnya adalah membuat membuat model dalam paket CAD Computer Aided Design, membuat mesh yang sesuai, kemudian
menerapkan kondisi batas dan sifat – sifat fluidanya. 2 Solving
Solvers program inti pencari solusi CFD menghitung kondisi-kondisi yang diterapkan pada saat preprocessing.
3 Postprocessing Hal ini adalah langkah terakhir dalam analisis CFD. Hal yang dilakukan pada
langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi CFD yang bias berupa gambar, kurva , dan animasi.
Beberapa prosedur yang digunakan pada semua pendekatan program CFD, yaitu sebagai berikut :
1 Pembuatan geometri dari modelproblem 2 Bidang atau volume yang diisi fluida dibagi menjadi sel – sel kecil meshing
3 Pendefinisian model fisiknya, misalnya : persamaan – persamaan gerak + entalpi + konversi species zat – zat yang kita definisikan, biasanya berupa
komponen dari suatu reaktan 4 Pendefinisian kondisi – kondisi batas, termasuk didalamnya sifat – sifat dan
perilaku dari batas – batas modelproblem. Untuk kasus transient, kondisi awal juga didefinisikan.
5 Persamaan – persamaan matematika yang membangun CFD diselesaikan secara iterative, bisa dalam kondisi tunak steady state atau transient.
6 Analisis dan visualisasi dari solusi CFD.
2.4.4 Persamaan Pembentuk Aliran
