Laporan CFD

BAB II DASAR TEORI

2.1 PRO/Engineer PRO/Engi neer Wildfire

 Pro/Engineer  Pro/Engineer Wildfire Wildfire  mer merup upak akan an  software yang yang dibu dibuat at oleh oleh PTC PTC ( Parametric Technol Technology ogy

Corporation Corporation))

untu untuk k

memp memperm ermud udah ah

pemb pembua uata tan n

mode model-m l-mod odel el,,

perak perakita itan n

komponen, pembuatan gambar teknik lengkap dengan BOM ( Bill ( Bill Of Material ), ), Optimasi design, design, simula simulasi si geraka gerakan n pada pada assembly, assembly, simulasi struktur struktur dan thermal  dan   dan simulasi proses manufacturnya !ecara umum software umum software ini  ini terdiri dari tiga bagian, yaitu" •

C#$ (Computer (Computer Aided esign) esign) Pada Pada bagi bagian an ini ini mode model-m l-mod odel el dibu dibuat at dala dalam m bent bentuk uk %$ deng dengan an Tools ols yang yang telah telah disediakan dan dari gambar %$ tersebut dapat dibuat gambar teknik lengkap dengan  Bill Of Material -nya -nya Peraki Perakitan tan ( Assembly)  Assembly) pada pada bagi bagian an ini ini bersi bersifa fatt tetap tetap (tanp (tanpaa  pergerakan)

•

C#& (Computer (Computer Aided Engineering ) Model-model yang telah dibuat dianalisis pada bagian ini untuk melihat kekuatan struktu strukturr dan simulasi simulasi Thermal -nya -nya $ari hasil analisis yang diperoleh dapat dibuat  beberapa bentuk baru yang lebih optimal optimal

•

C#M (Computer (Computer Aided Manufacturing ) !imulasi proses manufaktur dilakukan pada bagian ini Model-model dapat langsung diproduksi pada mesin-mesin C'C yang compatible dengan compatible dengan software  software ini  ini

•

C$ (Computational (Computational !luid ynamics) ynamics ) Meto Metode de perh perhit itun unga gan n deng dengan an sebua sebuah h kont kontro roll dimensi, dimensi, luas luas dan dan olu olume me deng dengan an memanfaatkan bantuan komputasi komputer untuk melakukan perhitungan pada tiaptiap elemen pembaginya

3

4

2.2 CFD

Prinsi Prinsipny pnyaa adalah adalah suatu ruang ruang yang yang berisi berisi  fluida   fluida  yang akan dilakukan penghitungan dibagi dibagi men*adi men*adi beberapa beberapa bagian, bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya prosesnya dinamakan dinamakan meshing  Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontrol penghitungan yang akan akan dila dilaku kuka kan n adala adalah h apli"asi apli"asi +ontrol-ko +ontrol-kontrol ntrol penghitung penghitungan an ini beserta kontrol-ko kontrol-kontrol ntrol  penghitungan lainnya merupakan pembagian ruang yang disebut tadi atau meshing  'antinya,  pada setiap titik kontrol penghitungan akan dilakukan penghitungan oleh apli"asi  apli"asi  dengan  batasan domain  domain  dan boundary boundary condition condition yang telah ditentukan Prinsip inilah yang banyak  dipaka dipakaii pada pada proses proses penghi penghitun tungan gan dengan dengan menggu menggunak nakan an bantua bantuan n komput komputasi asi komput komputer er Contoh Contoh lain penerap penerapan an prinsi prinsip p ini adalah  !inite Element Analysis (&#) yang digunakan untuk menghitung tegangan yang ter*adi pada benda  solid  !e*ar !e*arah ah C$ C$ bera beraal al pada pada tahu tahun n .-a .-an n dan dan terk terken enal al pada pada tahu tahun n /.-an /.-an #alny alnyaa  pemakaian konsep C$ hanya digunakan untuk aliran alira n  fluida dan  fluida dan reaksi kimia, namun seiring dengan dengan perkembangan perkembangannya nya industri industri ditahun ditahun 0.-an membuat C$ makin dibutuhkan dibutuhkan pada  berbagai apli"asi lain lain Cont Contoh oh seka sekaran rang g ini ini bany banyak ak sekali sekali pake paket-p t-pak aket et  software C#$ menyertakan menyertakan konsep C$ yang dipakai dipakai untuk untuk menganalisis menganalisis  stress yang ter*adi pada desain yang dibuat Pemakaian C$ secara umum dipakai untuk memprediksi "

1 #lir #liran an dan dan pan panas as 2 Transfer  massa  massa % Peruba Perubahan han fase seperti seperti pada pada pros proses es melting , pengembunan dan pendidihan 3 4eaksi 4eaksi kimia kimia sepe seperti rti pembak pembakaran aran 5 6erakan 6erakan mekani mekaniss sepert sepertii pisto piston n dan dan fan  Tegang egangan an dan dan tumpua tumpuan n pada pada benda benda solid solid / 6elemb 6elembung ung elektro elektromag magnet netik ik

4

2.2 CFD

Prinsi Prinsipny pnyaa adalah adalah suatu ruang ruang yang yang berisi berisi  fluida   fluida  yang akan dilakukan penghitungan dibagi dibagi men*adi men*adi beberapa beberapa bagian, bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya prosesnya dinamakan dinamakan meshing  Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontrol penghitungan yang akan akan dila dilaku kuka kan n adala adalah h apli"asi apli"asi +ontrol-ko +ontrol-kontrol ntrol penghitung penghitungan an ini beserta kontrol-ko kontrol-kontrol ntrol  penghitungan lainnya merupakan pembagian ruang yang disebut tadi atau meshing  'antinya,  pada setiap titik kontrol penghitungan akan dilakukan penghitungan oleh apli"asi  apli"asi  dengan  batasan domain  domain  dan boundary boundary condition condition yang telah ditentukan Prinsip inilah yang banyak  dipaka dipakaii pada pada proses proses penghi penghitun tungan gan dengan dengan menggu menggunak nakan an bantua bantuan n komput komputasi asi komput komputer er Contoh Contoh lain penerap penerapan an prinsi prinsip p ini adalah  !inite Element Analysis (&#) yang digunakan untuk menghitung tegangan yang ter*adi pada benda  solid  !e*ar !e*arah ah C$ C$ bera beraal al pada pada tahu tahun n .-a .-an n dan dan terk terken enal al pada pada tahu tahun n /.-an /.-an #alny alnyaa  pemakaian konsep C$ hanya digunakan untuk aliran alira n  fluida dan  fluida dan reaksi kimia, namun seiring dengan dengan perkembangan perkembangannya nya industri industri ditahun ditahun 0.-an membuat C$ makin dibutuhkan dibutuhkan pada  berbagai apli"asi lain lain Cont Contoh oh seka sekaran rang g ini ini bany banyak ak sekali sekali pake paket-p t-pak aket et  software C#$ menyertakan menyertakan konsep C$ yang dipakai dipakai untuk untuk menganalisis menganalisis  stress yang ter*adi pada desain yang dibuat Pemakaian C$ secara umum dipakai untuk memprediksi "

1 #lir #liran an dan dan pan panas as 2 Transfer  massa  massa % Peruba Perubahan han fase seperti seperti pada pada pros proses es melting , pengembunan dan pendidihan 3 4eaksi 4eaksi kimia kimia sepe seperti rti pembak pembakaran aran 5 6erakan 6erakan mekani mekaniss sepert sepertii pisto piston n dan dan fan  Tegang egangan an dan dan tumpua tumpuan n pada pada benda benda solid solid / 6elemb 6elembung ung elektro elektromag magnet netik ik

5

Gambar 2.1 Analisa #a$u !luida

C$ adalah penghitungan yang mengkhususkan pada fluida Mulai dari aliran fluida, heat  transfer dan reaksi kimia yang ter*adi pada fluida #tas prinsip-prinsip dasar mekanika fluida, konser konserasi asi energi energi,, moment momentum, um, massa, massa, serta serta species, species, penghi penghitun tungan gan dengan dengan C$ dapat dapat dilakukan dilakukan !ecara sederhana sederhana proses penghitun penghitungan gan yang dilakukan dilakukan oleh apli"asi C$ apli"asi C$ adalah dengan dengan kontro kontrol-k l-kont ontrol rol penghi penghitun tungan gan yang yang telah telah dilaku dilakukan kan maka maka kontro kontroll penghi penghitun tungan gan tersebu tersebutt akan akan meliba melibatka tkan n dengan dengan memanfa memanfaatk atkan an persam persamaan aan-pe -persam rsamaan aan yang yang terlibat terlibat Persama Persaman-p n-persa ersamaa maan n ini adalah adalah persam persamaan aan yang yang memban membangki gkitka tkan n dengan dengan memasu memasukan kan  parameter apa sa*a yang terlibat dalam domain Misalnya ketika suatu model yang akan dianalisis melibatkan temperatur berarti model tersebut melibatkan persamaan energi atau konserasi dari energi tersebut %nisialisasi tersebut  %nisialisasi aal  aal dari persamaan adalah boundary condition condition   Boundary condition adalah kondisi di mana kontrol-kontrol perhitungan didefinisikan sebagai defi defini nisi si aal aal yang yang akan akan dili diliba batk tkan an keko kekont ntrol rol-k -kon ontro troll peng penghi hitu tung ngan an yang yang berd berdek ekata atan n dengannya melalui persaman-persamaan yang terlibat

!ecara umum proses penghitungan C$ terdiri atas tiga bagian utama " 1 Prepocessor 1 Prepocessor 2 Processor 2 Processor % Post % Post processor  Prepocessor adalah tahap dimana data diinput mulai dari pendefinisian domain serta  pendefinisian kondisi batas atau boundary condition condition  $itahap ini *uga sebuah benda atau ruangan yang akan dianalisis dibagi-bagi dengan *umlah  grid tertentu atau sering *uga disebut

6

den dengan gan meshing  Tahap hap selan selan*u *utn tnya ya adal adalah ah  processor , pada pada taha tahap p ini ini dilak dilakuk ukan an prose prosess  penghitungan data-data input  deng dengan an pers persam amaa aan n yang ang terl terlib ibat at seca secara ra iteratif  #rtiny #rtinyaa  penghitungan dilakukan hingga hasil menu*u error  terkecil  terkecil atau hingga mencapai nilai yang "on&ergen "on&ergen Penghi Penghitun tungan gan dilaku dilakukan kan secara secara menyel menyeluru uruh h terhada terhadap p olume olume kontro kontroll dengan dengan  proses integrasi persamaan integrasi persamaan dis"rit  Tahap Tahap akhir merupakan tahap post tahap post processor di mana hasil  perhitungan diinterpretasi"an diinterpretasi"an ke  ke dalam gambar, grafik bahkan animasi dengan pola arna tertentu 7al yang paling mendasar mengapa konsep C$ ( software ( software C$) banyak sekali digunakan dalam dunia industri adalah dengan C$ dapat dilakukan analisis terhadap suatu sistem dengan mengurangi biaya eksperimen dan tentunya aktu yang pan*ang dalam melakukan eksperim eksperimen en tersebu tersebut t #tau #tau dalam dalam proses proses design design enggin enggineeri eering ng tahap yang harus dilakukan men*adi lebih pendek 7al ini yang mendasari pemakaian konsep C$ adalah pemahaman lebih dalam akan suatu masalah masalah yang akan diselesaikan diselesaikan atau dalam hal ini pemahaman lebih dalam mengenai karakterisrik aliran fluida dengan melihat hasil berupa grafik, ektor, kontur  dan bahkan animasi Tata Cara en!alan"an Pr#gram Cfde$ign%.1&

# Membuka Membuka Program Program C$esign8 C$esign81. Cfdesign'()* melalui es"top  es"top +omputer  +omputer anda 1. 9angkah pertama buka program Cfdesign'()* melalui klik:enter  klik:enter  progam  progam C$esign8 C$esign81., #tau bisa melalui klik start, all programs, CFdesign 10.0, klik program CFDesign 10.0

Gambar 2.2 Membu"a Program C! esign '()*

2 9angkah 9angkah kedua kedua dapat dapat secara langsung langsung melalui melalui program program P4O-&, P4O-&, perhatikan perhatikan gambar  gambar  di baah ini,

7

Gambar 2.' Membu"a Program C! esign '()* melalui P+O,E 

B Men*alankan progam C$esign81. !etelah progam C$ terbuka,

Gambar 2.( Proses Men$alan"an C! esign '()* Cara navigasi   mengg)na"an mouse

Gambar 2.* -a&igasi mengguna"an Mouse

8

Perinta+ CFDe$ign %.1& Perinta+

.croll   ke baah pada roda tengah mouse  tepat  pada benda ker*a .croll  ke atas pada roda tengah mouse  tepat  pada benda ker*a Tekan Ctrl  ; Tekan  scroll mouse  kemudian digerakan

,eg)naan

Perbesar gambar 

Perkecil gambar 

 +otasi benda ker*a

Tekan Ctrl  ; Tekan kanan Mouse lalu digerakan

Memindahkan posisi benda ker*a

+lik kanan Mouse pada benda ker*a

Menghilangkan bagian dari benda ker*a

+lik kanan Mouse di luar benda ker*a

Mengembalikan bagian dari benda ker*a

Tekan .hift  ; Tekan  scroll mouse  kemudian

Memutar benda ker*a searah pada satu

digerakan

sumbu

+lik kiri pada benda ker*a

at gas *uga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain 7embusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain luida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari !etiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya !etiap hari  pesaat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya $emikian *uga kapal

9

selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya #ir yang diminum dan udara yang dihirup *uga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari eni$  eni$ Fl)ida

luida dibagi men*adi dua, yaitu " 1. Fl)ida Stati$

luida !tatis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau  bisa dikatakan baha partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi men*adi statis sederhana dan tidak sederhana Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam  pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai Cairan yang berada dalam be*ana mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan itu tidak mengalir 6aya dari sebelah kiri diimbangi dengan gaya dari sebelah kanan, gaya dari atas ditahan dari baah Cairan yang massanya M menekan dasar be*ana dengan gaya sebesar  Mg 6aya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar be*ana !elama cairan itu tidak  mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan tidak ada gaya geseran sehingga hanya melakukan gaya ke baah oleh akibat berat cairan dalam kolom tersebut 2. Fl)ida dinami$

luida dinamis adalah fluida (bisa berupa =at cair, gas) yang bergerak