Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas nikmat kesehatan yang diberikan kepada kita semua, sehingga Prof DAI dan temn-teman sekalian bisa meluangkan waktu sejenak untuk hadir dan membaca blog ini.
Selamat sore Prof. DAI dan teman-teman sekalian. Pada minggu ini saya ingin melaporkan progres lanjutan dari proyek metode numerik yang saya kerjakan, yaitu optimasi diameter pipa untuk meminimalkan kebutuhan energi pompa.
Berbeda dengan progres sebelumnya yang masih berfokus pada pemahaman konsep, pada minggu ini saya sudah mulai merumuskan masalah secara lebih teknis agar dapat langsung diimplementasikan ke dalam simulasi CFD dan metode numerik.
Secara singkat dalam framework DAI5, saya sudah mulai masuk dari tahap Initial Thinking hingga Instruction Set, yaitu dengan mengidentifikasi variabel, membuat model sederhana, serta menyusun langkah penyelesaian numerik.
Pertama, saya mendefinisikan komponen utama dari sistem:
Design Variable:
Diameter pipa (D), yang divariasikan dalam 5 ukuran standar: 3 inch (0.076 m), 3.5 inch (0.089 m), 4 inch (0.102 m), 4.5 inch (0.114 m), dan 5 inch (0.127 m).
Parameter (konstan):
– Panjang pipa (L) = 20 m
– Debit aliran (Q) = 0.01 m³/s
– Fluida = air (ρ = 1000 kg/m³, μ = 0.001 Pa·s)
– Gravitasi (g) = 9.81 m/s²
Constraint / batasan sistem:
– Aliran steady state
– Fluida incompressible
– Debit dijaga konstan
– Geometri pipa lurus dan tidak berubah
– Diameter hanya dipilih dari variasi diskrit yang telah ditentukan
Selanjutnya, saya merumuskan fungsi objektif dari sistem, yaitu:
Meminimalkan energi pompa:
P = Q × ΔP
Dimana ΔP (pressure drop) diperoleh dari hasil simulasi CFD.
Dalam konteks metode numerik, pendekatan yang saya gunakan adalah diskritisasi variabel diameter dan evaluasi fungsi secara iteratif. Dengan kata lain, saya tidak mencari solusi analitik, tetapi melakukan pencarian nilai minimum dengan cara menghitung nilai fungsi objektif untuk setiap variasi diameter, kemudian membandingkannya untuk mendapatkan nilai optimum. Pendekatan ini dapat dikategorikan sebagai metode numerik berbasis scanning (brute force) pada domain diskrit.
Untuk implementasi CFD di Web Visual Foam, saya telah menyusun setup awal sebagai berikut:
– Geometri: pipa lurus dengan panjang 20 m
– Diameter: akan diubah sesuai iterasi
– Boundary condition:
• Inlet: velocity inlet (ditentukan dari Q/A)
• Outlet: pressure = 0 Pa
• Wall: no slip
• Solver: steady state dengan model turbulensi k-ε
Data yang akan saya ambil dari setiap simulasi CFD adalah:
– Tekanan di inlet
– Tekanan di outlet
– Pressure drop (ΔP)
– Kemudian dihitung energi pompa (P = Q × ΔP)
Data tersebut nantinya akan disusun dalam bentuk tabel dan grafik hubungan antara diameter terhadap pressure drop dan energi pompa, sehingga dapat dianalisis tren serta ditentukan diameter optimum.
Untuk rencana ke depan, saya akan mulai melakukan simulasi CFD awal untuk beberapa variasi diameter terlebih dahulu sebagai validasi, kemudian dilanjutkan dengan seluruh variasi diameter yang telah ditentukan. Setelah itu, saya akan melakukan analisis hasil serta membandingkan nilai energi pompa untuk menentukan kondisi optimum.
Dari progres minggu ini, saya mulai memahami bahwa metode numerik tidak hanya tentang perhitungan, tetapi juga tentang bagaimana merancang proses pencarian solusi secara sistematis, terutama ketika fungsi yang dianalisis tidak memiliki bentuk eksplisit dan harus dievaluasi melalui simulasi seperti CFD.
Terima kasih Prof dan teman-teman sekalian. Mohon maaf apabila terdapat kekurangan.
Wassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
