Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Salam sejahtera untuk Prof. DAI dan teman-teman yang membaca blog ini. Alhamdulillah, di bulan Ramadhan yang penuh berkah ini, kita diberikan kesempatan untuk terus belajar dan mengembangkan ilmu. Bulan suci ini bukan hanya waktu untuk meningkatkan ibadah, tetapi juga momen yang tepat untuk memperdalam pemahaman kita terhaap ilmu pengetahuan dan bagaimana kita mengaplikasikannya dengan niat yang baik.
Dalam tugas Metode Numerik kali ini, saya ingin berbagi pengalaman dalam mencari persebaran daya pada batang 2D dengan menggunakan data simulasi Heat Conduction pada batang 2D yang sebelumnya sudah saya lakukan dan sudah saya buat blognya beserta video simulasinya, dalam mengerjakan tugas ini saya menggunakan bantuan AI untuk memvisualisasikan persebaran daya pada batang 2D nya serta framework DAI5 untuk memudahkan serta memantapkan saya dalam mengerjakan tugas ini. Karena dengan menggunakan DAI5 framework tidak hanya membantu saya dalam perhitungan teknis, tetapi juga melatih saya untuk bekerja dengan lebih sadar, terstruktur, dan memiliki niat yang jelas dalam setiap langkah yang saya lakukan.
1. Deep Awareness of I (Kesadaran Diri)
Langkah pertama dalam menyelesaikan tugas ini adalah memahami pentingnya perhitungan persebaran daya pada batang 2D. Saya menyadari bahwa tugas ini tidak hanya sekadar menghitung angka, tetapi juga melatih pemahaman mengenai metode integrasi numerik dalam dunia teknik. Dengan memahami relevansi tugas ini, saya bisa lebih termotivasi untuk menyelesaikannya dengan baik dan mencari solusi terbaik.
2. Intention (Niat yang Sadar)
Setelah memahami tujuan dari tugas ini, saya menetapkan niat yang jelas dalam pengerjaannya. Niat utama saya adalah menyelesaikan tugas dengan pendekatan yang sistematis dan akurat, serta menghasilkan visualisasi yang informatif. Selain itu, saya juga ingin memastikan bahwa konsep yang diterapkan dapat dipahami dengan baik oleh saya sendiri maupun orang lain yang membaca hasilnya.
3. Initial Thinking (Pemikiran Awal tentang Masalah)
Pada tahap ini, saya mulai memecah tugas menjadi beberapa langkah konkret:
- Menggunakan curve fitting untuk mendapatkan persamaan dari grafik J2 sampai J10.
- Mengubah persamaan tersebut menjadi fluks panas.
- Menggunakan AI untuk membantu dalam perhitungan dan visualisasi persebaran daya.
4. Idealization (Model Ideal)
Saya membayangkan hasil akhir dari tugas ini sebagai sebuah laporan yang tidak hanya akurat dari sisi perhitungan, tetapi juga memiliki visualisasi yang jelas. Model ideal yang ingin saya capai adalah:
- Memiliki perhitungan daya yang benar dan tervalidasi.
- Menyajikan visualisasi persebaran daya yang mudah dipahami.
5. Instruction-Set (Langkah Penyelesaian)
Agar tugas ini bisa diselesaikan secara efektif, saya menerapkan langkah-langkah berikut:
- Melakukan Curve Fitting: Menggunakan data dari J2 sampai J10 untuk mendapatkan persamaan yang akan digunakan dalam perhitungan fluks panas.
- Menghitung Fluks Panas: Mengonversi persamaan curve fitting menjadi persamaan fluks panas yang nantinya digunakan dalam integrasi numerik.
- Melakukan Integrasi Numerik: Menggunakan metode numerik untuk menghitung daya berdasarkan fluks panas yang telah dihitung sebelumnya.
- Prompting ke AI: Menggunakan AI untuk membantu memverifikasi hasil perhitungan serta menghasilkan visualisasi yang lebih baik.
Kesimpulan
Dalam tugas ini, saya menggunakan framework DAI5 untuk memberikan struktur yang lebih jelas dalam proses pengerjaan. Dengan memahami tujuan, menetapkan niat, menganalisis masalah, membangun gambaran ideal, dan menyusun langkah penyelesaian, saya dapat menyelesaikan tugas dengan lebih sistematis. Selain itu, bantuan AI sangat membantu dalam mempermudah perhitungan dan visualisasi, sehingga hasil akhirnya bisa lebih akurat dan mudah dipahami.
Melalui pendekatan ini, saya tidak hanya menyelesaikan tugas dengan baik, tetapi juga mendapatkan pemahaman yang lebih dalam mengenai konsep integrasi numerik dalam analisis teknik.
Berikut adalah visualisasi persebaran daya pada batang 2D nya
Berikut adalah code python nya untuk menampilkan visual seperti diatas
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
# Parameter konduksi Fourier
k = 16.2 # Konduktivitas termal stainless steel (W/m·K)
dx = 0.1 # Interval grid (m)
# Data suhu dari hasil simulasi
positions = np.linspace(0, 1, 11) # 10 titik sepanjang sumbu X dan Y
temperature_matrix = np.array([
[298.0, 335.1, 349.3, 355.6, 358.4, 359.1, 358.4, 355.6, 349.3, 335.1, 298.0],
[298.0, 319.9, 333.7, 341.6, 345.7, 346.9, 345.7, 341.6, 333.7, 319.9, 298.0],
[298.0, 312.7, 324.1, 331.6, 335.8, 337.1, 335.8, 331.6, 324.1, 312.7, 298.0],
[298.0, 309.0, 318.2, 324.8, 328.7, 330.0, 328.7, 324.8, 318.2, 309.0, 298.0],
[298.0, 307.1, 315.0, 320.8, 324.3, 325.5, 324.3, 320.8, 315.0, 307.1, 298.0],
[298.0, 306.5, 313.7, 319.0, 322.3, 323.3, 322.3, 319.0, 313.7, 306.5, 298.0],
[298.0, 307.1, 314.4, 319.4, 322.3, 323.3, 322.3, 319.4, 314.4, 307.1, 298.0],
[298.0, 309.6, 317.3, 321.9, 324.4, 325.2, 324.4, 321.9, 317.3, 309.6, 298.0],
[298.0, 315.9, 323.2, 326.6, 328.1, 328.6, 328.1, 326.6, 323.2, 315.9, 298.0]
])
# Hitung gradien suhu
dTdx = np.gradient(temperature_matrix, axis=1) / dx
dTdy = np.gradient(temperature_matrix, axis=0) / dx
# Debug: Cek nilai gradien suhu
print("Gradien dTdx:\n", dTdx)
print("Gradien dTdy:\n", dTdy)
# Hitung daya panas dengan hukum Fourier
Q_top = -k * np.sum(dTdy[0, :]) * dx
Q_bottom = -k * np.sum(dTdy[-1, :]) * dx
Q_left = -k * np.sum(dTdx[:, 0]) * dx
Q_right = -k * np.sum(dTdx[:, -1]) * dx
Q_total = Q_top + Q_bottom + Q_left + Q_right
# Debug: Cek nilai daya panas
print(f"Q_top: {Q_top}, Q_bottom: {Q_bottom}, Q_left: {Q_left}, Q_right: {Q_right}, Q_total: {Q_total}")
# Plot heatmap dengan kontur
plt.figure(figsize=(10, 7))
sns.heatmap(
temperature_matrix[::-1], # Reverse Y-axis agar sesuai dengan sistem koordinat biasa
xticklabels=np.round(positions, 2),
yticklabels=np.round(positions[::-1], 2),
cmap="coolwarm",
cbar_kws={'label': 'Suhu (K)'}
)
plt.contour(temperature_matrix[::-1], levels=10, colors='black', linewidths=0.5, alpha=0.7)
plt.xlabel("Posisi (m)")
plt.ylabel("Posisi (m)")
plt.title("Distribusi Panas pada Batang 2D")
# Tambahkan tabel daya panas
table_data = [
["Atas (J10)", f"{Q_top:.2f} W"],
["Bawah (J2)", f"{Q_bottom:.2f} W"],
["Kanan", f"{Q_right:.2f} W"],
["Kiri", f"{Q_left:.2f} W"],
["Total", f"{Q_total:.2f} W"]
]
plt.table(cellText=table_data, colLabels=["Batas", "Daya (W)"], cellLoc="center", loc="bottom", bbox=[0.3, -0.4, 0.4, 0.3])
# Tampilkan hasil
plt.show()
Dan berikut adalah video simulasinya dengan menggunakan software CFDSOF
Alhamdulillah, dengan bantuan AI dan penerapan framework DAI5, saya dapat menyelesaikan analisis persebaran daya pada batang 2D menggunakan metode integrasi numerik. Terima kasih kepada Prof. DAI dan teman-teman yang telah membaca blog ini. Semoga blog ini bisa bermanfaat, kurang lebih nya saya mohon maaf. Wassalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Muhammad Firdaus Hidayat (2306155211) Metode Numerik 02
