Memaknai CFD sebagai Tools dalam dunia Engineering

Depok, 6 Maret 2012

CFD yang merupakan singkatan dari Computational Fluid Dynamics merupakan suatu model simulasi yang mampu menampilkan gerakan fluida di dalam suatu ruangan. CFD banyak diaplikasikan dalam dunia Engineering. Dengan CFD, para ahli teknik mampu menganalisa desain dari gerakan fluida pada desain ruangan yang akan dirancang.

"Menganalisa", ya itulah kata yang merupakan dari inti dari aplikasi CFD. Banyak di kalangan pengguna CFD yang masih belum banyak menerapkan kata tersebut ketika penggunaan simulasi CFD. Apa yang ada di pikiran Anda ketika melihat hasil simulasi CFD berikut ini ?

Gambar 1. Hasil simulasi CFD pada bagian kapal selam yang terkena aliran air ketika sedang beroperasi

Banyak di antara engineer yang berpikir " Oh ternyata seperti itu ya gambaran distribusi tekanan pada kapal selam ketika sedang melakukan pelayaran di dalam air laut ".

Apabila pemikiran kita seperti itu, maka masalah selesai sampai di sana. Dan itu sama saja kita 100 % percaya dengan hasil simulasi CFD. Pada dasarnya manusia sebagai pengguna aplikasi CFD merupakan brainware atau dapat dikatakan otak dari aplikasi CFD. Sebagai brainware maka seharusnya kitalah yang mengatur penggunaan CFD sesuai teori-teori yang berlaku. Kita pun sebagai perancang desain engineering harus mampu berpikir kritis terhadap hasil simulai CFD yang bisa jadi kita pun belum pernah melihat hasil simulasi tersebut sebelumnya.

Mari saat ini kita sebagai engineer mulai merubah paradigma dari yang tadinya hanya "menerima saja" menjadi pribadi yang lebih kritis. Saat ini pikiran kita yang harus ada di benak kita semua adalah :

1. Kenapa ya koq hasilnya seperti itu ?
2. Koq bisa ya seperti itu, kenapa ?
3. Apa iya hasilnya seperti itu ?
4. dan seterusnya

dengan pola pemikiran yang seperti itu, maka kita semakin tertantang untuk menganalisa lebih jauh untuk menjawab hasil simulasi CFD.

Menganalisa hasil simulasi CFD merupakan tindak lanjut untuk tidak mempercayai 100 % hasil simulasi CFD bagitu saja. Kita harus membandingkan hasil simulasi CFD tersebut dengan teori-teori fisika yang berlaku sehingga apabila terjadi ketidakcocokan, kita dapat menerka dimana letak kesalahan yang mungkin terjadi sehingga hasil simulasi dapat berbeda dengan teori yang ada.

Gambar 2. Hasil simulasi CFD pada venturi meter

Sekarang kita lihat contoh hasil simulasi CFD pada venturi meter di atas. Sekarang mari kita analisa mengapa hasil simulasi CFD pada venturi meter di atas bisa seperti itu. Bagian atas merupakan kontur kecepatan sedangkan bagian bawah adalah kontur tekanan. Berdasarkan hukum kontinuitas maka

Q1 = Q2

A1 v1 = A2 v2

dimana : A = luas penampang (m2)

              v = kecepatan aliran (m/s2)

dari hukum kontinuitas tersebut maka dapat kita simpulkan bahwa ketika penampang silinder mengalami pengecilan diameter maka luas penampang dari silinder akan mengalami pengecilan pula, akibatnya kecepatan pada penampang tersebut mengalami peningkatan. Hal tersebut dapat terlihat dari warna kontur yang menunjukkan warna merah pada bagian silinder dengan penampang luasan yang lebih kecil (bagian tengah silinder) . 

Adapun pada kontur tekanan terlihat hal yang sebaliknya ketika penampang silinder mengalami pengecilan luas penampang, maka tekanan justru mengalami penurunan dan pada daerah itulah tekanan mencapai minimum. Berdasarkan hukum Bernoulli :  

"peningkatan kecepatan pada suatu aliran zat cair atau gas dapat menyebabkan penurunan tekanan pada zat cair atau gas tersebut"

di mana untuk venturi karena aliran adalah horizontal, maka nilai h adalah nol.

maka jelaslah bahwa pada saat luas penampang mengalami pengecilan dan kecepatan pada daerah venturi tersebut mengalami kenaikan, maka di lain pihak tekanan aliran zat cair tersebut justru mengalami penurunan karena tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan.

Dengan mengkritisi hasil simulasi CFD, maka kita tidak hanya sekedar mengetahui hasil simulasi, namun juga mengetahui tabir yang ada di balik hasil simulasi tersebut.

Wassalam.