41
2.5.1. Penggunaan CFD
CFD dalam aplikasinya dipergunakan diberbagai bidang antara lain sebagai berikut :
1. Pada Bidang Teknik
- Mendesain ruang atau lingkungan yang aman dan nyaman.
- Mendesain aerodinamis kendaraan agar menghemat konsumsi bahan bakar
- Mendesain performa pembakaran pada piston kendaraan
- Memaksimalkan hasil reaksi kimia pada proses kimiawi
2. Pada bidang Olahraga
- Menganalisa aerodinamis pada sepatu bola
- Menghitung kekuatan dan kecepatan pada tiap cara tendangan pada sepakbola
3. Pada bidang kedokteran
- Menganalisa peredaran udara pada pasien yang mengalami penyakit sinusitis
2.5.2. Manfaat CFD
Terdapat tiga hal yang menjadi alasan kuat menggunakan CFD, yakni :
1. Insight-Pemahaman mendalam
Ketika melakukan desain pada sebuah sistem atau alat yang sulit untuk dibuat prototype-nya atau sulit untuk dilakukan pengujian, analisis CFD memungkinkan untuk
merangkak, merayap, dan menyelinap masuk secara virtual ke dalam alatsistem yang akan dirancang tersebut.
2. Foresight-Prediksi menyeluruh
CFD adalah alat untuk memperidiksi apa yang akan terjadi pada alatsistem, dan CFD dapat mengubah-ubah kondisi batas variasi kondisi batas.
3. Efficiency-Efisiensi waktu dan biaya
Foresight yang diperoleh dari CFD sangat membantu untuk mendesain lebih cepat dan hemat uang. Analisissimulasi CFD akan memperpendek waktu riset dan desain
sehingga juga akan mempercepat produk untuk sampai pasaran.
2.5.3. Metode Diskritisasi CFD
Secara matematis CFD mengganti persamaan-persamaan diferensial parsial dari kontinuitas, momentum dan energi dengan persamaan-persamaan
aljabar linear. CFD merupakan pendekatan dari persoalan yang asalnya kontinum memiliki jumlah sel tak terhingga menjadi model yang diskrit jumlah sel
terhingga.
Universitas Sumatera Utara
42 Perhitungankomputasi aljabar untuk memecahkan persamaan-persamaan
diferensial parsial ini ada beberapa metode metode diskritisasi, diantaranya adalah [16]:
1.
Finite Volume Method FVM Metode ini adalah pendekatan yang umum digunakan dalam CFD, persamaan
yang mengatur diselesaikan melalui volume kontrol diskrit. Metode volume terbatas menyusun kembali persamaan diferensial parsial yang mengatur biasanya persamaan
Navier-Stokes dalam bentuk konservatif, dan kemudian discretize persamaan baru.
2.
Finite Element Method FEM digunakan dalam analisis struktural dari padatan, tetapi juga berlaku untuk
cairan. Namun, formulasi FEM membutuhkan perawatan khusus untuk memastikan solusi konservatif. Perumusan FEM telah diadaptasi untuk digunakan dengan dinamika fluida
yang mengatur persamaan. Meskipun fem harus hati-hati dirumuskan untuk menjadi konservatif, jauh lebih stabil dibandingkan dengan pendekatan volume terbatas.
3.
Finite Difference Method FDM memiliki sejarah penting dan sederhana untuk program. Hal ini hanya digunakan
dalam beberapa kode khusus. Modern Kode beda hingga menggunakan sebuah batas tertanam untuk menangani geometri yang kompleks, membuat kode-kode yang sangat
efisien dan akurat. Cara lain untuk menangani geometri termasuk penggunaan grid, dimana solusinya adalah interpolated di jaringan masing-masing.
Metode diskritisasi yang dipilih umumnya menentukan kestabilan dari program numerikCFD yang dibuat atau program software yang ada. Oleh
karenanya, diperlukan kehati-hatian dalam cara mendiskritkan model khususnya cara mengatasi bagian yang kosong atau diskontinu.
Universitas Sumatera Utara
`
41
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu Dan Tempat
Tempat penelitian adalah Laboratorium Teknik Pendingin, gedung Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin USU Lt. III. Waktu pelaksanaan
penelitian adalah bulan September 2013 sampai dengan Januari 2014.
3.2. Bahan Dan Alat
3.2.1. Bahan
Yang menjadi objek simulasi dalam penelitian ini adalah proses pelelehan stearic acid salah satu material PCM yang berada didalam kolektor pemanas air
kemudian dipanaskan dengan sinar matahari selama 24 jam. Adapun spesifikasi kolektor pemanas air tersebut adalah sebagai berikut :
1. Kaca kolektor
Kaca koletor berfungsi untuk menerima radiasi matahari dari matahari dan diteruskan masuk kedalam kolektor. Ukuran kaca yang digunakan pada
kolektor 1025 x 435 mm dengan ketebalan sebesar 5 mm. Berikut propertis kaca yang digunakan pada kolektor, dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1 Propertis Kaca kolektor [22]
a h
a n
e n
si ty
k g
m
3
pe ci
fi c
H ea
t
J kg
.K herm
al Cond
uctivi ty
Wm. K
Universitas Sumatera Utara
Kategori