Simulasi CFD dengan Pindah Panas dengan Terdapat Sumber Panas

Depok, 15 Maret 2012

Setelah kita simulasikan peristiwa perpindahan panas konduksi pada sebuah batang, kita dapat melihat fenomena seperti apa yang terjadi selama perambatan panas pada sebuah batang. Setelah mengetahui peristiwa perpindahan panas tersebut, maka saat ini kita akan simulasikan proses perpindahan panas konduksi namun di titik tertentu pada batang tersebut diberikan sumber panas. Kasus tersebut akan kita simulasikan menggunakan CFDSOF setelah itu akan terlihat peristiwa fisika apa yang terjadi pada batang tersebut. Brikut adalah kasus yang akan disimulasikan, yaitu contoh soal 4.2 :

karena tinggi tembok tidak diketahui, maka kita ambil tinggi 0.002 m karena tinggi dari tembok tidak membikan pengaruh pada proses konduksi.

Untuk melakukan simulasi CFD, maka kita lakukan langkah pre processor terlebih dahulu :

Kemudian kita lakukan pengaturan model dengan memasukan "hitung temperatur" dan "wall konduktif" sehingga tembok menjadi sebagai berikut :

Kemudian lakukan pengaturan cell sebagai berikut :

Langkah berikutnya adalah :

-Kemudian ketik pp untuk pembangkit panas dan masukkan nilai 1000000 W/m3.
-Ketik esc untuk kembali ke menu awal.

-Setelah wall 2 telah diatur ks (kondisi sempadan), maka kita atur ks pada wall 1 dan wall 3 :

Setelah melakukan pre processor, maka kita lakukan langkah iterasi sebagai berikut :

Kemudian kita dapat melihat hasil simulasi sebagai berikut :

Dari hasil simulasi di atas terlihat perbedaan yang cukup signifikan antara perpindahan panas konduksi tanpa sumber panas dan dengan perpindahan panas konduksi dengan terdapat sumber panas. Pada konduksi tanpa sumber panas, gradasi warna berubah dari merah menuju biru dari kanan ke kiri. hal iru menandakan konduksi terjadi secara alamiah dari temperatur tinggi menuju temperatur yang lebih rendah.

Namun peristiwa berbeda terjadi pada konduksi dengan melibatkan sumber panas. Dari hasil simulasi terlihat gradasi warna merah justru terlihat pada daerah wall 2 (bagian antara ujung-ujung tembok). Hal itu terjadi karena daerah dimana terdapat sumber panas menghasilkan temperatur yang paling tinggi di sepanjang tembok, bahkan lebih tinggi dari temperatur wall 3. Hal tersebutlah yang menyebabkan temperatur kemudian merambat ke arah kanan dan kiri. Perbedaan temperatur antara sumber panas dengan wall 3 lebih kecil dibandingkan dengan perbedaan temperatur antara sumber panas dengan wall 1, akibatnya perambatan dari sumber panas menuju wall 1 terlihat terjadi perubahan gradasi warna dari merah menjadi biru pada ujung tembok di wall 1.

Berikut adalah hasil temperatur di sepanjang tembok :
T1 = 373 K = 100 oC
T2 = 423 K = 150 oC
T3 = 491 K = 218 oC
T4 = 527 K = 254 oC
T5 = 531 K = 258 oC
T6 = 503 K = 230 oC
T7 = 473 K = 200 oC