Assalamualaikum Wr. Wb.
MESIN!
BERSYUKUR BERSYUKUR BERSYUKUR!
Perkenalkan nama saya Orlean Timothy Sihombing dengan NPM 2306215305 selaku mahasiswa Teknik Mesin pada kelas Metode Numerik 01. Pada kesempatan kali ini saya akan memahami masalah grafik curve fitting dan integrasi numerik dengan menggunakan pendekatan 33 kriteria evaluasi framework DAI5. Yang dimana evaluasi mencakup lima poin menurut DAI5, yaitu :
Deep Awareness of I
Poin ini menekankan kepada kesadaran diri sendiri dengan Allah. Yang berfungsi sebagai landasan utama untuk memecahkan masalah.
1. Consiousness of Purpose
Karena perpindahan panas yang terjadi pada pelat merupakan ciptaan atau karya dari Sang Pencipta itu sendiri, masalah yang ada dengan metode numerik untuk simulasi perpindahan panas ini adalah selain memahami perilaku fisik yang terjadi pada benda, kita juga harus menyadari bahwa ini adalah cara kita untuk sedikit memahami Sang Pencipta.
2. Self awareness
Memahami bahwa penyelesaian secara analitis berpotensi menimbulkan kesalahan perhitungan. Maka dari itu diperlukan metode numerik untuk memberikan penyelesaian yang akurat.
3. Ethical Consideration
Untuk memastikan bahwa model tidak disalahgunakan untuk menghasilkan hasil yang bias atau tidak valid, evaluasi etis curve fitting mencakup kejujuran dalam interpretasi hasil serta keterbukaan dalam menunjukkan potensi keterbatasan model. Ini sangat penting dalam dunia akademik dan bisnis.
4. Integration of CCIT (Cara Cerdas Ingat Tuhan)
Sadar terhadap Allah yang berperan dalam setiap penyelesaian masalah.
5. Critical Reflection
Menggabungkan solusi numerik untuk masalah distrubusi suhu pada plat dengan konsekuensi sosial dan spiritual. Setiap hal yang mempengaruhi iman manusia memiliki dampak spiritual, seperti memahami sebaran suhu dapat meningkatkan iman kita kepada Allah SWT, pencipta alam ini. Selain itu, dampak sosial juga mencakup pengaruh dispersi panas pada plat, yang merupakan sistem terhadap lingkungannya. Ini berarti memahami hubungan antara sistem yang bergerak dan lingkungan yang kaku.
6. Continuum of Awareness
Kesadaran yang terus meningkat terhadap metode numerik sangat penting untuk penelitian ini. Ini karena, seiring dengan kemajuan dalam teknologi komputasi dan teknik analisis data, pendekatan curve fitting masih dapat ditingkatkan untuk menghasilkan model yang lebih akurat dan efisien.
Intention
7. Clarity of Intent
Proses simulasi diartikan sebagai upaya kita untuk lebih memahami ketetapan Allah SWT, yang ditunjukkan dalam fenomena sains seperti penyebaran suhu pada plat.
8. Alignment of Objectives
Tujuan dari penyelesaian masalah mengenai curve-fitting yang terjadi pada perpindahan panas plat baja tahan karat adalah untuk mendapatkan pemahaman dasar dari ilmu yang sedang dipelajari, khususnya tentang fungsi dan persamaan yang terjadi dalam ilmu yang sedang dipelajari saat ini, sehingga kita dapat memahami dasar dari apa yang kita pelajari, dan tentunya memahami Sang Pencipta.
9. Relevance of Intent
Hasil evaluasi sebelumnya menunjukkan bahwa plot fitting kurva dan heatmap adalah hasil dari perhitungan numerik ini. Kedua visualisasi ini sejalan dengan tujuan proses simulasi, yaitu untuk membuat data yang dikumpulkan lebih mudah dipahami.
10. Sustainability Focus
Jika ditarik gambaran besarnya, dampak jangka panjang dari mempelajari perpindahan panas yang terjadi pada pelat baja tahan karat adalah bahwa kita bisa mempelajari perpindahan panas dan menerapkan hal ini pada benda lain di sekitar kita, seperti untuk menganalisis pemanasan global dan perpindahan panas di Bumi.
11. Focus on Quality
Metode curve fitting digunakan untuk menganalisis data dan menghitung energi yang dikeluarkan dari bagian-bagian pelat. Namun, ketika hasilnya tidak memuaskan, dapat ditingkatkan dengan analisis error dan validasi.
Initial Thinking
12. Problem Understanding
Dalam penelitian ini, perpindahan panas terjadi pada pelat baja tahan karat 1×1 meter dengan konduktivitas termal k = 16.2 W/mK. Simulasi yang dilakukan dengan 1000 iterasi ini memungkinkan untuk melakukan analisis stabil terhadap pola suhu dalam sistem. Karena sistem konduktif tanpa sumber panas tambahan cenderung mengikuti pola kuadratik. Dan distribusi suhu dianalisis menggunakan kurva fitting polinomial orde 2.
13. Stakeholder Awareness
Pada kasus ini, kita harus mengetahui sifat termal plat. Dengan thermal conductivity sebesar 16,2 W/mK, plat dapat dibuat dari baja tahan karat 304 (SS 304). Sifat-sifat SS 304 termasuk konduktivitas panas yang baik dan toleransi yang baik terhadap shock panas. Jika dipanaskan hingga 303 K, SS 304 mampu mempertahankan homogenitasnya, yang berarti tidak ada kemungkinan bahwa sifatnya akan berubah saat menerima panas.
14. Contextual Analysis
Agar model dapat berfungsi dalam berbagai lingkungan dan parameter material, analisis konteks sangat penting. Model ini berlaku untuk baja tahan karat dengan konduktivitas tertentu (k = 16.2 W/mK), tetapi parameter persamaan polinomial dapat berubah jika material berubah, seperti tembaga atau aluminium. Jika model ingin digunakan dalam skenario lain, hal-hal seperti suhu awal, aliran konveksi di sekitar pelat, atau radiasi termal harus dipertimbangkan. Hasil curve fitting dapat berubah karena perubahan kondisi lingkungan seperti perubahan suhu ambien atau efek pendinginan luar. Oleh karena itu, evaluasi lebih lanjut diperlukan.
15. Root Cause Analysis
Dalam proses perpindahan panas, maka berhubungan dengan suatu bentuk energi yang disebut kalor. Kalor ini akan membawa sejumlah energi panas ke seluruh plat, di mana pergerakan kalor akan mengikuti Hukum Fourier Perpindahan Panas sebelumnya.
16. Relevance of Analysis
Analisis harus relevan dengan tujuan penelitian dan dapat digunakan di dunia nyata. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi temperatur pada pelat konduktif. Oleh karena itu, karena metode curve fitting polinomial orde 2 sesuai karena sesuai dengan hukum Fourier untuk perpindahan panas konduktif, metode ini sudah sesuai. Model fitting mungkin perlu diperluas dengan teknik yang lebih kompleks jika tujuan penelitian adalah untuk mempelajari dampak konveksi atau radiasi. Model ini bermanfaat untuk simulasi termal dalam desain peralatan atau material yang membutuhkan disipasi panas yang baik karena relevansinya dengan dunia industri dan aplikasi teknik.
17. Use of Data and Evidence
Data yang digunakan sesuai dengan analisis CFDSOF dan disimpan dalam format csv untuk analisis tambahan.
Idealization
18. Assumption Clarity
Perlu diingat bahwa plat baja tahan karat berukuran 1×1 meter, yang memiliki konduktivitas termal (k=16.2 W/mK), mengalami perpindahan panas. Panas pada bagian bawah pelat mencapai 373 Kelvin dan panas pada bagian atas pelat mencapai 353 Kelvin.
19. Creativity and Innovation
Simulasi akan dilakukan pada sel 12 x 12. Pada konfigurasi ini, baris ditunjukkan dengan J, sedangkan kolom ditunjukkan dengan I. Baris J1 dan J12 merupakan sumber panas, dan kolom I1 dan I12 juga merupakan sumber panas. Selain itu, baris dan kolom lainnya adalah conducting wall dengan konduktivitas panas 16,2 W/mK.
20. Physical Realism
Agar prediksinya masuk akal, model harus sesuai dengan prinsip perpindahan panas. Hukum Fourier mengatakan bahwa dalam kondisi tunak, temperatur dalam medium konduktif cenderung memiliki distribusi kuadratik. Pilihan polinomial orde 2 dalam curve fitting ini sejalan dengan teori ini.
21. Alignment With Intent
Tujuan awalnya adalah untuk mengetahui sebaran temperatur pada plat. Kemudian, konfigurasi simulasi sudah sesuai dengan tujuan awal dan hukum fisika yang berlaku. Visualisasi yang dibuat juga cukup informatif dan membantu memberikan gambaran tentang peristiwa yang terjadi pada plat.
22. Scalability and Adaptability
Dengan batas tertentu, solusi ini dapat diterapkan pada berbagai tingkat suhu. Karena sifat material dapat berubah secara drastis, kita dapat membatasi suhu yang tidak dapat disentuh, yang dapat menyebabkan SS 304 masuk ke fase heat treatment.
23. Simplicity and Elegance
Contoh kesederhanaan yang efektif adalah pemilihan polinomial orde 2, yang cukup akurat untuk menunjukkan distribusi temperatur tanpa memperumit perhitungan. Menggunakan model yang terlalu kompleks, seperti polinomial orde tinggi atau metode numerik berbasis elemen hingga, mungkin meningkatkan akurasi, tetapi juga meningkatkan biaya komputasi dan membuat analisis lebih sulit dipahami. Kesederhanaan model ini membuat hasil lebih mudah dipahami, disampaikan kepada pemegang kepentingan, dan diterapkan dalam situasi nyata.
Instruction Set
24. Clarity of Steps
Setiap langkah dalam proses penyelesaian masalah telah dijelaskan secara rinci, termasuk langkah-langkah yang digunakan untuk memodelkan masalah pada pelat baja tahan karat dan mengumpulkan data untuk analisis fitting kurva.
25. Comprehensiveness
Solusi untuk analisis visualisasi simulasi mencakup elemen penting, mulai dari model hingga hasil kurva dan analisis daya yang dikeluarkan pada plat baja tahan karat.
26. Physical Interpretation
Perpindahan panas pada pelat baja tahan karat 1×1 meter dengan konduktivitas termal (k = 16.2 W/mK) adalah simulasi fisik yang digunakan untuk menginterpretasikan hasil.
27. Error Minimazation
Karena visualisasi hanyalah aproksimasi dari dataset yang ada, menambah jumlah data dapat mengurangi kesalahan. Semakin banyak baris dalam dataset, semakin akurat visualisasi.
28. Verification and Validation
Validasi hasil simulasi bergantung pada pengetahuan dan pemahaman manusia yang telah diberikan akal sehat oleh Allah SWT.
29. Iterative Approach
Untuk meningkatkan keandalan dan akurasi, evaluasi model dilakukan berulang kali. Dokumen menyatakan bahwa seribu iterasi telah dilakukan untuk menghasilkan data yang lebih akurat dan stabil, dan setiap iterasi dapat digunakan untuk mengevaluasi perubahan distribusi temperatur.Jika diperlukan, model dapat disesuaikan dengan mengubah orde polinomial atau menggunakan metode fitting yang lebih kompleks.
30. Sustainability Integration
Hasil dari solusi ini akan memastikan bahwa semua aspek keberlanjutan dipenuhi, berdasarkan langkah evaluasi sebelumnya. Simulasi tidak perlu melakukan uji coba fisik, yang biasanya mahal dan menghasilkan limbah, dan itu juga murah dan tidak memerlukan kemampuan komputasi yang tinggi.
31. Communication Effectiveness
Baik curve fitting plot maupun heatmap menyajikan solusi hasil simulasi. Namun, karena domainnya langsung menampilkan keseluruhan plat daripada setiap baris plat, heatmap tampak lebih informatif.
32. Alignment with DAI5 Framework
Model dibangun berdasarkan data simulasi, yang mencerminkan proses pengambilan keputusan berbasis data, dan harus memenuhi prinsip dalam framework DAI5, termasuk akurasi, interpretasi fisik, efisiensi komputasi, dan keberlanjutan. Validasi terhadap hukum perpindahan panas menunjukkan kesesuaian model dengan prinsip fisika, yang merupakan komponen penting dari DAI5.
33. Documentation Quality
Semua data yang digunakan untuk analisis telah diuraikan secara runtut, sehingga pembaca dapat mencoba sendiri dan menemukan hasil yang sebanding dengan apa yang telah dituliskan pada blog ini.
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# Data posisi x
x_values = np.linspace(0.1, 0.9, 100)
# Persamaan daya: P(x) = 3244.00x – 819.20
def P(x):
return 3244.00 * x – 819.20
# Menghitung daya untuk setiap x
P_values = P(x_values)
# Membuat grid untuk sumbu x dan y
X, Y = np.meshgrid(x_values, np.linspace(0, 1, 100)) # Sumbu y dari 0 hingga 1 (asumsi seragam)
P_grid = np.tile(P_values, (100, 1)) # Mengulang nilai P sepanjang sumbu y
# Membuat grafik 2D
plt.figure(figsize=(10, 6))
# Plot heatmap
heatmap = plt.imshow(P_grid, extent=[0.1, 0.9, 0, 1], aspect=’auto’, cmap=’viridis’)
# Menambahkan colorbar
cbar = plt.colorbar(heatmap)
cbar.set_label(‘Daya (W)’, fontsize=12)
# Menambahkan label dan judul
plt.xlabel(‘Posisi (x) [m]’, fontsize=12)
plt.ylabel(‘Posisi (y) [m]’, fontsize=12)
plt.title(‘Persebaran Daya sepanjang Posisi x dan y’, fontsize=14)
# Menampilkan grafik
plt.show()
Sekian yang dapat saya sampaikan, sekiranya mohon maaf bila ada kesalahan kata atau penulisan.
MESIN!
BERSYUKUR BERSYUKUR BERSYUKUR!
Wassalamualaikum Wr. Wb.
