Selamat malam Pak Dai dan kawan-kawan perkenalkan nama saya Markus Toshimasa Oki dengan NPM 2306155161 dari kelas metode numerik-01. Pada kesempatan kali ini saya ingin menjelaskan pengetahuan saya mengenai analisis Finite Element Method (FEM) dalam simulasi aliran fluida pada vortex generator menggunakan software Siemens.Namun, sebelumnya saya akan menjelaskan apa yang dimaksud dengan FEM dalam software siemens.
FEM (Finite Element Method) adalah metode numerik yang digunakan untuk menyelesaikan masalah teknik dan fisika, seperti struktur, panas, dan aliran fluida, dengan membagi objek kompleks menjadi bagian-bagian kecil yang disebut elemen hingga. Metode ini banyak dipakai di bidang teknik mesin, sipil, dan penerbangan untuk menganalisis kekuatan, deformasi, atau perilaku material.
Berikut saya akan menjelaskan mengenai analisis finite element method (FEM) dalam simulasi aliran fluida pada vortex generator menggunakansoftware simens dengan kerangka DAI 5.
1).Deep Awareness Of I
Dalam melakukan simulasi aliran fluida pada vortex generator menggunakan software Siemens, penerapan nilai Deep Awareness of I sangat penting untuk menghasilkan analisis yang akurat dan bermakna. Dengan kesadaran diri kita dapat mengenali potensi, peran, dan tanggung jawab dirinya secara mendalam dalam proses analisis.Degan kesadaran penuh terhadap tujuan simulasi dan dampaknya, saya dapat lebih teliti dalam menentukan parameter simulasi, memeriksa kembali setiap langkah input, dan menginterpretasi hasil dengan objektif serta kritis. Kesadaran diri ini juga mendorong saya untunk terus belajar, terbuka terhadap koreksi, dan menjaga integritas dalam setiap pengambilan keputusan selama proses simulasi.Dan mengingatkan diri saya kepada Tuhan yang Maha Esa bahwa semua analisis yang kita laukan sesuai dengan kehendak-Nya.
2).Intention
Niat saya melakukan simulasi ini adalah untuk menambah nilai tambahan untuk UTS dan selain itu, menambah wawasan saya terhadap penerapan metode numerik secara nyata dalam sebuah analisis yang digunakan dalam sebuah software.Simulasi yang saya lakukan bertujuan untuk menganalisis perilaku aliran udara yang melewati dan dipengaruhi oleh bentuk vortex generator.
3).Initial Thinking
Sebelum melakukan simulasi ini, saya mencoba untuk meguraikan masalah yang akan saya selesaikan yaitu, bagaimana dampak bentuk geometri terhadap aliran fluida pada saat kecepatan 100m/s.Dalam hal ini yang perlu diperhatikan adalah distribusi kecepatan disekitar permukaan vortex generator,distrbusi tekanan (pressure) untuk mengevaluasi gaya-gaya yang terjadi pada permukaan. Berikut masalah yang lebih rinci yang harus diperhatikan:
- Pada kecepatan tinggi, bentuk geometri sangat menentukan apakah vortex yang terbentuk cukup kuat untuk mencegah boundary layer separation.
- Geometri yang tidak aerodinamis bisa meningkatkan drag, yang justru menurunkan efisiensi sistem.
- Pada kecepatan 100 m/s, gradien tekanan dan kecepatan menjadi sangat tajam di sekitar tepi atau sudut tajam geometri, berpotensi menyebabkan aliran tidak stabil.
4).Idealization
Dengan idealisasi, penyederhanaan masalah dapat dilakukan. Penyederhanaan masalah yang saya lakukan untuk memecahkan masalah analisis adalah sebagai berikut:
1.Aliran dianggap steady (tunak)
Aliran dianggap konstan terhadap waktu (steady-state), meskipun pada kecepatan tinggi seringkali ada fluktuasi.
2.Fluida dianggap incompressible
Meskipun kecepatan 100 m/s cukup tinggi, aliran udara biasanya tetap dianggap tidak termampatkan (incompressible) karena masih jauh dari kecepatan suara.
3.Mengasumsikan Material Permukaan Rigid dan Tidak Bergerak
Permukaan vortex generator diasumsikan kaku dan tidak mengalami deformasi akibat tekanan fluida.Hal ini bertujuan untuk perluasan simulasi ke analisis struktur (CFD-FSI coupling).
5).Instruction Set
Berikut adalah tahapan yang saya lakukan dalam analisis finite element method (FEM) dalam simulasi aliran fluida pada vortex generator menggunakan software siemens:
1.Membuka Dokumen Baru
-Buka Simcenter STAR-CCM+.
-Buat proyek baru dengan klik File → New Simulation.
2.Mengimpor model CAD
-Klik kanan pada folder Geometry,lalu Import Geometry.
-Pilih file CAD (.stp, .iges, dll) dari vortex generator yang ingin disimulasikan.
3.Buat Geometry Berupa Block
-Buat block sebagai domain fluida (kotak besar yang menutupi CAD)
-Gunakan tool geometry, new shape, lalu block
-Atur ukuran block agar mencakup inlet, outlet, dan seluruh objek CAD.
4.Tentukan Inlet dan Outlet pada Block
– Identifikasi sisi depan sebagai Inlet dan sisi belakang sebagai Outlet.
– Tandai kedua permukaan tersebut sebagai bagian penting domain fluida.
5.Menggunakan Boolean,lalu substract
– Klik Boolean Operations pada tab Geometry.
– Pilih Operation Type: Subtract.
– Kurangi model vortex generator dari block dan menghasilkan rongga fluida.
6.Set Boundary pada Block
– Klik kanan pada regions,lalu create region from part.
– Pilih part hasil boolean (domain fluida).
– Tetapkan inlet,outlet,dan wall
7.Pilih Automated Mesh
– Buka tab Mesh, pilih automated mesh operation.
-Atur mesh dengan memilih surface remesher dan volume mesher.
– Pastikan mesh cukup rapat di area sekitar vortex generator untuk menangkap detail aliran.
8.Buat Scene Mesh
– Klik kanan pada scenes, new scene,lalu mesh.
– Tampilkan dan periksa kualitas mesh.
– Cek bahwa mesh tidak terlalu kasar atau terlalu padat di area yang tidak penting.
9.Atur Model Otomatis di Continua
– Buka physics continua ,create continua, physics ,fluid ,lalu pilih steady.
– Tambahkan model turbulence
– Tambahkan model Gas (Air, Segregated Flow, dll sesuai kebutuhan)
10.Atur Kecepatan Awal
– Masuk ke initial conditions di physics continua.
– Atur vector kecepatan awal fluida di arah inlet
11.Atur Kecepatan Inlet =100m/s
– Klik Regions,Boundaries,lalu pilih Inlet.
– Ganti jenis ke velocity Inlet.
– Masukkan nilai kecepatan: 100 m/s searah dengan sumbu masuk
12.Definisikan Gaya Gesek pada Body
– Klik pada boundary wall,lalu aktifkan opsi shear stress.
– Atur arah gaya gesek berlawanan arah gerak fluida
13.Buat Plot Gaya
– Buka tab plots, lalu new plot.
– Pilih plot forces vs. iteration atau time.
– Tambahkan gaya di sumbu X/Y/Z yang ingin diamati (lift, drag, dll).
14, Start Simulasi
– Klik tombol run simulation.
– Pilih jumlah iterasi atau waktu simulasi
15.Screenshot Hasil Pada Scene 1
16.Screenshot Hasil Grafik Force
Sekian penjelasan saya mengenai analisis Finite Element Method (FEM) dalam simulasi aliran fluida pada vortex generator menggunakan software siemens dengan kerangka DAI 5. Mohon maaf apabila ada kekurangan kata dan kesalahan, atas perhatiannya terimakasih.
