Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan metode numerik yang digunakan untuk menganalisis perilaku aliran fluida dengan bantuan komputer. Metode ini bekerja dengan menyelesaikan persamaan dasar fluida, seperti persamaan kontinuitas dan persamaan momentum, sehingga karakteristik aliran dapat diketahui tanpa melakukan pengujian secara langsung.

Dalam bidang teknik, CFD banyak digunakan untuk menganalisis distribusi tekanan, distribusi kecepatan, perpindahan panas, serta pola aliran fluida pada suatu sistem atau domain tertentu.

Berikut adalah video singkat dari saya mengenai penjelasan cara menggunakan software CFDSOF dan juga penjelasan hasil grafik yang dihasilkan:

https://youtu.be/qGa2ATmjb30

Tujuan Simulasi CFD

Tujuan dilakukannya simulasi CFD pada praktikum ini adalah:

1. Mengetahui karakteristik aliran fluida di dalam domain simulasi.
2. Menganalisis distribusi tekanan dan distribusi kecepatan fluida.
3. Mengamati pola aliran yang terbentuk selama proses simulasi.
4. Mengetahui kestabilan solusi numerik melalui grafik residual.
5. Memvisualisasikan hasil perhitungan numerik dalam bentuk grafik, vektor, dan kontur.

Parameter yang Dihitung

Pada simulasi CFD ini dilakukan perhitungan terhadap beberapa parameter utama, yaitu:

• Tekanan (Pressure)
  Digunakan untuk mengetahui distribusi tekanan fluida pada domain simulasi.
• Kecepatan Fluida (Velocity U dan Velocity V)
  Digunakan untuk mengetahui arah serta besar kecepatan aliran fluida pada sumbu horizontal dan vertikal.
• Residual
  Digunakan untuk mengetahui tingkat error perhitungan pada setiap iterasi sehingga dapat diketahui apakah solusi sudah konvergen atau belum.

Penjelasan Hasil Grafik Simulasi

1. Grafik Residual

Grafik residual menunjukkan hubungan antara jumlah iterasi terhadap nilai residual tekanan dan kecepatan.

Pada grafik terlihat bahwa:

• Garis merah menunjukkan residual tekanan.
• Garis hijau menunjukkan residual kecepatan U.
• Garis biru menunjukkan residual kecepatan V.

Nilai residual terus menurun seiring bertambahnya iterasi. Penurunan residual menunjukkan bahwa error perhitungan semakin kecil sehingga solusi simulasi semakin stabil. Pada akhir iterasi, residual mencapai nilai sekitar $10^{-3}$10−3 hingga $10^{-4}$10−4, sehingga simulasi dapat dikatakan telah mencapai kondisi konvergen.

Grafik residual ini penting karena digunakan untuk mengevaluasi kestabilan dan keakuratan hasil simulasi numerik.

Grafik vektor kecepatan menunjukkan arah dan besar kecepatan aliran fluida di dalam domain simulasi.

Pada hasil simulasi terlihat:

• Panah menunjukkan arah pergerakan fluida.
• Warna menunjukkan besar kecepatan fluida.
• Warna biru menunjukkan kecepatan rendah.
• Warna kuning hingga merah menunjukkan kecepatan lebih tinggi.

Dari pola vektor terlihat adanya sirkulasi atau vortex di dalam domain simulasi. Kecepatan fluida cenderung lebih tinggi di dekat dinding domain, sedangkan bagian tengah memiliki kecepatan yang lebih rendah.

Pola aliran ini menunjukkan bagaimana fluida bergerak dan berinteraksi di dalam area simulasi.

3. Grafik Kontur Tekanan Statik

Kontur tekanan statik menunjukkan distribusi tekanan fluida pada domain simulasi.

Pada grafik:

• Warna biru menunjukkan tekanan rendah.
• Warna hijau menunjukkan tekanan sedang.
• Warna kuning hingga merah menunjukkan tekanan tinggi.

Terlihat bahwa distribusi tekanan menyebar secara bertahap dari bagian tengah menuju bagian sudut domain. Tekanan tertinggi berada pada bagian sudut kanan atas, sedangkan tekanan lebih rendah berada pada bagian tengah domain.

Kontur tekanan digunakan untuk mengetahui daerah dengan tekanan tinggi maupun rendah akibat pengaruh pola aliran fluida.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi CFD menggunakan software CFDSOF, dapat disimpulkan bahwa simulasi berhasil menunjukkan karakteristik aliran fluida, distribusi tekanan, dan distribusi kecepatan di dalam domain simulasi. Grafik residual menunjukkan bahwa solusi numerik telah mencapai kondisi konvergen sehingga hasil simulasi dapat dianggap stabil. Selain itu, visualisasi vektor kecepatan dan kontur tekanan membantu dalam memahami pola pergerakan fluida serta distribusi tekanan yang terjadi pada sistem.”