Simulasi Thermal Conductivity Bidang 1D Stainless Steel
Selamat pagi, teman-teman. Pada kesempatan ini, saya, Gregorius Tri Santoso, akan menceritakan pengalaman saya melakukan simulasi CFDSOF terkait konduktivitas termal 1D.
Analisis Hasil CFD dengan DAI5 Framework
1. Deep Awareness (of) I (Kesadaran Mendalam tentang Diri)
Langkah pertama dalam DAI5 adalah menyadari keterhubungan diri dengan Sang Maha Kuasa, yang menciptakan hukum-hukum alam, termasuk hukum perpindahan panas yang menjadi dasar simulasi ini. Dengan kesadaran ini, kita memahami bahwa fenomena termal dalam batang adalah bagian dari ketetapan-Nya, yang dapat dipelajari dan dimanfaatkan untuk kebaikan manusia.
2. Intention (Niat)
Niat utama dalam analisis ini adalah:
- Memahami bagaimana panas menyebar dalam batang berdasarkan hasil simulasi CFD.
- Memvalidasi apakah hasil ini sesuai dengan hukum Fourier tentang konduksi panas.
- Menggunakan pemahaman ini untuk tujuan yang lebih baik, seperti optimasi desain sistem termal dalam teknik.
Dengan niat yang jelas, kita memastikan bahwa analisis ini tidak sekadar bersifat teknis, tetapi juga memiliki makna yang lebih luas dalam penggunaan ilmu untuk kesejahteraan dan kebaikan.
3. Initial Thinking (about the Problem) (Pemikiran Awal tentang Masalah)
Berikut adalah pemikiran awal terhadap hasil simulasi:
- Distribusi Temperatur: Dari grafik kontur, terlihat bahwa suhu bervariasi dari 317,9 K hingga 543,8 K, menunjukkan adanya perbedaan suhu yang signifikan di sepanjang batang.
- Gradien Panas: Warna menunjukkan perubahan suhu secara bertahap, yang mengindikasikan adanya perpindahan panas dari daerah panas ke daerah dingin.
- Kondisi Batas: Apakah ini adalah steady-state atau transient? Jika steady-state, maka laju perpindahan panas di setiap titik seimbang.
- Material Batang: Konduktivitas termal bahan akan memengaruhi bagaimana panas berpindah.
4. Idealization (Idealisasi)
Untuk mempermudah pemecahan masalah, kita membuat beberapa asumsi:
- Batang Homogen: Material memiliki konduktivitas termal seragam.
- Tidak Ada Sumber Panas Internal: Perubahan suhu hanya karena perpindahan panas, bukan karena adanya sumber panas di dalam batang.
- Kondisi Batas Diketahui: Salah satu ujung mungkin dipanaskan, sedangkan ujung lain didinginkan atau terkena konveksi lingkungan.
- Steady-State: Tidak ada perubahan suhu terhadap waktu, hanya terhadap posisi.
Dengan idealisasi ini, kita dapat menyederhanakan model dan fokus pada analisis utama.
5. Instruction Set (Set Instruksi – Langkah Penyelesaian)
Berdasarkan analisis dan asumsi yang telah dibuat, langkah-langkah selanjutnya adalah:
- Validasi Teoritis: Gunakan hukum Fourier untuk mengecek apakah distribusi suhu ini sesuai dengan solusi teoritis untuk konduksi 1D steady-state: q=−kdTdxq = -k \frac{dT}{dx}q=−kdxdT
- Analisis Numerik: Jika perlu, gunakan metode beda hingga untuk memverifikasi distribusi temperatur dengan solusi numerik.
- Eksperimen Virtual: Ubah kondisi batas atau material untuk melihat bagaimana perubahan ini memengaruhi distribusi panas.
- Aplikasi Teknik: Evaluasi bagaimana hasil ini bisa digunakan dalam desain sistem pendinginan, insulasi termal, atau material teknik.
Kesimpulan Dengan menggunakan DAI5 Framework, kita tidak hanya memahami hasil simulasi CFD secara teknis, tetapi juga menghubungkannya dengan kesadaran spiritual dan niat yang lebih besar. Hasil ini menunjukkan gradien suhu yang signifikan, yang berarti perpindahan panas dalam batang berjalan secara aktif. Langkah selanjutnya adalah memvalidasi hasil ini dengan pendekatan numerik dan eksperimen virtual untuk memastikan keakuratannya.
Pada simulasi ini, saya menggunakan aplikasi CFDSOF yang disediakan oleh Pak DAI. Dalam simulasi ini saya mengikuti langkah-langkah yang telah diberikan. Saya tidak mengalami kendala ketika mengerjakan simulasi tersebut dan bisa mendapatkan hasil grafik kontur dan plot XY. Masing-masign data dan hasil grafik disimpan. Plot XY tersebut juga disimpan sebagai file csv. Selanjutnya, saya melakukan curve fitting dengan bantuan OpenAI. Saya melakukan prompt dan memberikan file csv ke OpenAI untuk diolah. Dari prompt tersebut, OpenAI mengalami kendala untuk mengolah file csv karena format di dalam file tersebut yang tidak umum. Saya perlu melakukan beberapa kali prompting hingga akhirnya OpenAI mampu mengolah file csv tersebut untuk menghasilkan grafik curve fitting. Berikut hasil yang didapat dari curve fitting yang dihasilkan OpenAI
Persamaan Polinomial: T(x) = 379.34158x^3 + -1275.60242x^2 + 832.22794x^1 + 370.01518x^0
