Selamat pagi pak DAI. Perkenalkan nama saya Dhena Ihsan Aziz dengan NPM 2306247231 Prodi Teknik Mesin. Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh. Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang telah memberi kita kesempatan untuk terus belajar dan mengembangkan ilmu pengetahuan.Saya disini ingin menjelaskan tugas ke 4 dari metode numerik 17 maret 2025. Disini saya ingin menjelaskan grafik curve fitting dan integrasi numerik dengan pendekatan 33 kriteria evaluasi framework DAI5 Bismillah,
1. Deep Awareness of I (Kesadaran Mendalam tentang Diri)
Tahap ini menekankan kesadaran penuh antara manusia dan Allah SWT sebagai landasan dalam memecahkan masalah keteknikan.
- Consciousness of Purpose:
Konteks integrasi numerik yang dibahas adalah sebaran panas pada plat baja. Masalah ini merupakan ketentuan dan ketetapan yang telah dibuat oleh Allah SWT. Tujuan analisis ini bukan hanya untuk mendapatkan hasil numerik, tetapi juga untuk memahami keteraturan alam yang diciptakan-Nya. - Self-awareness:
Kita perlu menyadari bahwa penyelesaian secara analitis mungkin mengandung kesalahan perhitungan atau miskonsepsi. Oleh karena itu, metode numerik digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. - Ethical Consideration:
Nilai-nilai etika dan moral harus diikutsertakan dalam penyelesaian masalah. Tujuan memahami distribusi temperatur pada plat adalah semata-mata untuk kebermanfaatan manusia, tanpa maksud atau tujuan yang buruk. - Integration of CCIT (Cara Cerdas Ingat Tuhan):
Selalu mengingat Allah SWT dalam setiap langkah penyelesaian masalah. Setiap langkah dalam analisis numerik harus diiringi dengan kesadaran bahwa kita sedang mempelajari ciptaan-Nya. - Critical Reflection:
Solusi numerik harus diintegrasikan dengan dampak spiritual dan sosial. Misalnya, memahami sebaran temperatur dapat meningkatkan keimanan kepada Allah SWT sebagai pencipta fenomena sains tersebut. Selain itu, dampak sosial mencakup pengaruh distribusi panas pada plat terhadap lingkungan sekitarnya. - Continuum of Awareness:
Kesadaran harus dijaga mulai dari proses set-up simulasi, proses simulasi, hingga pengolahan data hasil simulasi menggunakan curve fitting plot dan interpretasi hasil simulasi pada grafik.
2. Intention (Niat)
Niat yang jelas dan selaras dengan tujuan adalah kunci dalam menerapkan DAI5.
- Clarity of Intent:
Proses simulasi ini bertujuan untuk memahami ketetapan Allah SWT yang diwujudkan dalam fenomena sains, yaitu distribusi sebaran temperatur pada plat. - Alignment of Objectives:
Hasil simulasi akan diolah menggunakan curve fitting plot untuk memahami sebaran temperatur pada setiap baris, khususnya pada baris J2–J10. Hasil pengolahan ini akan diproses menjadi heatmap, sehingga kita dapat memahami sebaran temperatur dengan lebih baik. - Relevance of Intent:
Output dari perhitungan numerik ini adalah curve fitting plot dan heatmap. Kedua visualisasi ini sejalan dengan tujuan simulasi, yaitu untuk mempermudah interpretasi data yang didapat. - Sustainability Focus:
Solusi numerik ini memiliki dampak positif bagi lingkungan, masyarakat, dan ekonomi. Dengan simulasi numerik, kita tidak perlu melakukan uji coba fisik yang mungkin menghasilkan limbah atau memerlukan biaya besar. - Focus on Quality:
Solusi numerik dipastikan akurat karena memenuhi persamaan curve fitting plot dan Hukum Fourier Konduksi Panas. Pemodelan heatmap juga mempermudah visualisasi perilaku energi di dalam plat.
3. Initial Thinking (Pemikiran Awal tentang Masalah)
Tahap ini melibatkan pemahaman mendalam tentang masalah yang dihadapi.
- Problem Understanding:
Masalah yang dihadapi adalah distribusi temperatur pada plat stainless steel 304 dengan ukuran 1 x 1 meter. Sumber panas sebesar 303 K diberikan pada ujung plat. - Stakeholder Awareness:
Kita perlu mengidentifikasi thermal properties dari plat, seperti konduktivitas panas sebesar 16,2 W/mK. Plat ini menggunakan material Stainless Steel 304 (SS 304), yang memiliki toleransi baik terhadap thermal shock. - Contextual Analysis:
Masalah ini relevan dengan pembahasan termodinamika, khususnya pada bagian perpindahan panas. - Root Cause Analysis:
Perpindahan panas pada plat dipengaruhi oleh kalor, yang membawa energi panas ke seluruh plat. Pergerakan kalor ini memenuhi Hukum Fourier Perpindahan Panas. - Relevance of Analysis:
Secara numerik, kasus ini diselesaikan menggunakan CFDSOF dengan output data temperatur pada plat. Visualisasi yang informatif, seperti curve fitting plot dan heatmap, akan membantu dalam analisis. - Use of Data and Evidence:
Data yang digunakan dalam simulasi ini adalah thermal conductivity plat sebesar 16,2 W/mK. Data ini menjadi dasar untuk menghasilkan hasil simulasi yang akurat.
4. Idealization (Idealisasi)
Tahap ini melibatkan penyederhanaan masalah untuk memodelkan solusi secara realistis.
- Assumption Clarity:
Beberapa asumsi yang digunakan dalam simulasi adalah:- Mikrostruktur material homogen di sepanjang plat.
- Thermal properties homogen di sepanjang plat.
- Plat bersifat adiabatik, tidak ada panas yang keluar ke lingkungan.
- Creativity and Innovation:
Simulasi dilakukan pada grid 12 x 12. Baris J1 dan J12 serta kolom I1 dan I12 merupakan sumber panas, sedangkan baris dan kolom lainnya merupakan conducting wall dengan thermal conductivity 16,2 W/mK. - Physical Realism:
Solusi yang diusulkan sangat realistis karena sesuai dengan Hukum Fourier Perpindahan Panas. Hasil simulasi dapat mendekati kondisi aktual di dunia nyata. - Alignment with Intent:
Tujuan awal simulasi adalah untuk mengetahui sebaran temperatur pada plat. Setup simulasi dan visualisasi yang dilakukan sejalan dengan tujuan ini. - Scalability and Adaptability:
Solusi ini dapat diterapkan pada berbagai macam temperatur, selama tidak mencapai temperatur ekstrim yang dapat mengubah sifat material. - Simplicity and Elegance:
Solusi ini ringkas dan tidak memerlukan kapabilitas komputasi yang tinggi.
5. Instruction Set (Panduan atau Langkah Penyelesaian)
Tahap terakhir adalah menerapkan solusi melalui langkah-langkah yang terorganisasi.
- Clarity of Steps:
Data hasil simulasi berupa XY Plot baris J2–J11 akan diproses menggunakan curve fitting plot. Persamaan yang digunakan adalah:
y=ax^2+bx+c
- Comprehensiveness:
Semua aspek yang perlu diperhatikan, seperti kalor dan gradien temperatur, telah diikutsertakan dalam perhitungan.
26.Physical Interpretation:
Hasil simulasi divisualisasikan dalam curve fitting plot dan heatmap. Berikut adalah contoh kode untuk curve fitting plot menggunakan JavaScript:
import seaborn as sns
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
# Data temperatur
data = {
“ARAH-I (M)”: [0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0],
“J2”: [300.0, 326.832, 337.506, 342.369, 344.611, 345.275, 344.611, 342.369, 337.506, 326.832, 300.0],
“J3”: [300.0, 316.822, 327.823, 334.358, 337.802, 338.878, 337.802, 334.358, 327.823, 316.822, 300.0],
“J4”: [300.0, 312.634, 322.605, 329.438, 333.360, 334.635, 333.360, 329.438, 322.605, 312.634, 300.0],
“J5”: [300.0, 311.108, 320.528, 327.427, 331.568, 332.942, 331.568, 327.427, 320.528, 311.108, 300.0],
“J6”: [300.0, 311.272, 320.970, 328.176, 332.542, 333.997, 332.542, 328.176, 320.970, 311.272, 300.0],
“J7”: [300.0, 313.009, 323.905, 331.766, 336.427, 337.963, 336.427, 331.766, 323.905, 313.009, 300.0],
“J8”: [300.0, 316.858, 329.874, 338.558, 343.437, 345.003, 343.437, 338.558, 329.874, 316.858, 300.0],
“J9”: [300.0, 324.550, 340.175, 349.157, 353.759, 355.174, 353.759, 349.157, 340.175, 324.550, 300.0],
“J10”: [300.0, 341.167, 357.120, 364.136, 367.268, 368.178, 367.268, 364.136, 357.120, 341.167, 300.0]
}
# Membuat DataFrame
df = pd.DataFrame(data)
# Mengubah orientasi data untuk heatmap
heatmap_data = df.drop(columns=[“ARAH-I (M)”]).T
# Membuat heatmap
plt.figure(figsize=(10, 6))
sns.heatmap(heatmap_data, annot=True, fmt=”.1f”, cmap=”RdYlBu_r”,
yticklabels=df.columns[1:], xticklabels=df[“ARAH-I (M)”])
plt.title(“Distribusi Temperatur pada Plat”)
plt.xlabel(“Arah-I (M)”)
plt.ylabel(“Posisi J”)
plt.show()
27.Error Minimization:
Kesalahan dapat dikurangi dengan menambahkan jumlah data. Semakin banyak data, semakin akurat visualisasinya.
28.Verification and Validation:
Validasi hasil simulasi mengandalkan pengetahuan dan pemahaman manusia yang diberikan oleh Allah SWT.
29.Iterative Approach:
Pendekatan iteratif dapat digunakan untuk mengulang proses simulasi dengan parameter yang berbeda, memastikan hasil yang akurat.
30.Sustainability Integration:
Solusi ini memenuhi aspek keberlanjutan karena tidak memerlukan uji coba fisik yang mahal dan menghasilkan limbah.
31.Communication Effectiveness:
Hasil simulasi disampaikan dalam bentuk curve fitting plot dan heatmap. Heatmap lebih informatif karena menampilkan keseluruhan plat.
32.Alignment with DAI5 Framework:
Proses penyelesaian kasus ini telah mengikuti prinsip dan langkah framework DAI5.
33.Documentation Quality:
Solusi ini didokumentasikan dengan jelas dan lengkap, sehingga dapat digunakan oleh orang lain atau dikembangkan lebih lanjut.
