Tugas Besar CFD dan Komputasi Teknik

Aplikasi Perpindahan Panas Terhadap Susunan Material Pada Dinding Kamar yang Disusun Seri

Ruangan kamar merupakan sebuah ruangan yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Jika sehari memiliki jumlah waktu 24 jam, maka sekitar 10-12 jam akan dihabiskan di dalam kamar. Oleh karena itu sangatlah penting untuk membuat ruangan kamar senyaman mungkin. Temperatur di dalam kamar merupakan parameter penting yang harus diketahui oleh penghuninya. Temperatur ruangan merupakan parameter yang menentukan tingkat kenyamanan manusia. Menjaga agar temperatur di dalam ruangan kamar tetap nyaman, merupakan suatu teknik yang penting. Temperatur kamar yang nyaman, akan membuat penghuni di dalamnya merasa nyaman untuk tinggal di dalamnya.  

Perpindahan panas konduksi merupakan peristiwa di mana panas berpindah atau merambat melalui benda padat. Pada ruangan kamar, maka kemungkinan paling besar adalah panas dari luar ruangan berpindah melalui dinding kamar menuju ke dalam ruangan. Dinding kamar merupakan media yang paling vital dalam perpindahan panas konduksi dari luar ruangan menuju ruangan kamar. Material pada dinding kamar menjadi masalah tersendiri di mana setiap material bangunan tentunya memiliki nilai konduktivitas termal yang bermacam-macam.

 Permasalahan

Salah satu dinding kamar saya memang terkena langsung sinar matahari ketika siang hari. Dan ketika saya memegang dinding di sebelah barat (dinding yang terkena langsung sinar matahari), dinding tersebut memiliki temperatur yang lebih panas jika dibandingkan dengan temperatur dinding yang lainnya. Oleh karena itu saya mempunyai hipotesis bahwa dinding yang terkena sinar matahari itulah yang memberikan dampak terhadap ruangan kamar saya. Oleh karena itu, saya ingin melakukan pengujian menggunakan perhitungan dan akan didapatkan persamaan dari grafik hasil perhitungan menggunakan perhitungan numeric visual basic dan hasil perhitungan akan dicocokan dengan simulasi CFD (computational fluids dynamic). Dari pengujian itu nantinya akan didapatkan hasil distribusi temperatur selama 24 jam.

Asumsi

1.      Pemodelan dinding sebagai media perpindahan panas dianggap sebagai model 2-D (dua dimensi)

2.      Perpindahan panas secara konveksi diabaikan, sehingga temperatur luar ruangan dianggap sebagai temperatur luar dinding dan temperatur dalam ruangan dianggap sebagai temperatur dinding dalam.

3.      Cat tembok dianggap tidak ada sehingga konduktivitas termal cat tembok diabaikan.

 

contoh perhitungan

 Visual Basic

Userform dan program baik kondisi normal maupun susunan seri adalah sama, yang berbeda hanya hasilnya

 

Private Sub CommandButton1_Click()

Dim x1, x2, x3, x4, x5, x6, y1, y2, y3, y4, y5, y6, n As Double

Dim x7, x8, x9, x10, x11, x12, y7, y8, y9, y10, y11, y12 As Double

Dim sum_x, sum_y, sum_x_2, sum_x_3, sum_x_4, sum_x_y, sum_x_2_y As Double

Dim U11, U12, U13, b21, b22, b23, b24, c31, c32, c33, c34, d31, d32, d33, d34 As Double

Dim a2, a1, a0 As Double

'Mendefinisikan variabel

x1 = arax1.Text

x2 = arax2.Text

x3 = arax3.Text

x4 = arax4.Text

x5 = arax5.Text

x6 = arax6.Text

x7 = arax7.Text

x8 = arax8.Text

x9 = arax9.Text

x10 = arax10.Text

x11 = arax11.Text

x12 = arax12.Text

y1 = aray1.Text

y2 = aray2.Text

y3 = aray3.Text

y4 = aray4.Text

y5 = aray5.Text

y6 = aray6.Text

y7 = aray7.Text

y8 = aray8.Text

y9 = aray9.Text

y10 = aray10.Text

y11 = aray11.Text

y12 = aray12.Text

n = aran.Text

'Mencari nilai sum dari berbagai jenis

sum_x = Val(x1) + Val(x2) + Val(x3) + Val(x4) + Val(x5) + Val(x6) + Val(x7) + Val(x8) + Val(x9) + Val(x10) + Val(x11) + Val(x12)

sum_y = Val(y1) + Val(y2) + Val(y3) + Val(y4) + Val(y5) + Val(y6) + Val(y7) + Val(y8) + Val(y9) + Val(y10) + Val(y11) + Val(y12)

sum_x_2 = x1 ^ 2 + x2 ^ 2 + x3 ^ 2 + x4 ^ 2 + x5 ^ 2 + x6 ^ 2 + x7 ^ 2 + x8 ^ 2 + x9 ^ 2 + x10 ^ 2 + x11 ^ 2 + x12 ^ 2

sum_x_3 = x1 ^ 3 + x2 ^ 3 + x3 ^ 3 + x4 ^ 3 + x5 ^ 3 + x6 ^ 3 + x7 ^ 3 + x8 ^ 3 + x9 ^ 3 + x10 ^ 3 + x11 ^ 3 + x12 ^ 3

sum_x_y = x1 * y1 + x2 * y2 + x3 * y3 + x4 * y4 + x5 * y5 + x6 * y6 + x7 * y7 + x8 * y8 + x9 * y9 + x10 * y10 + x11 * y11 + x12 * y12

sum_x_4 = x1 ^ 4 + x2 ^ 4 + x3 ^ 4 + x4 ^ 4 + x5 ^ 4 + x6 ^ 4 + x7 ^ 4 + x8 ^ 4 + x9 ^ 4 + x10 ^ 4 + x11 ^ 4 + x12 ^ 4

sum_x_2_y = (x1 ^ 2 * y1) + (x2 ^ 2 * y2) + (x3 ^ 2 * y3) + (x4 ^ 2 * y4) + (x5 ^ 2 * y5) + (x6 ^ 2 * y6) + (x7 ^ 2 * y7) + (x8 ^ 2 * y8) + (x9 ^ 2 * y9) + (x10 ^ 2 * y10) + (x11 ^ 2 * y11) + (x12 ^ 2 * y12)

'Eliminasi Gauss untuk menghitung a0, a1, dan a2

'Eliminasi pertama

U11 = sum_x / n

b21 = sum_x - (U11 * n)

b22 = sum_x_2 - (U11 * sum_x)

b23 = sum_x_3 - (U11 * sum_x_2)

b24 = sum_x_y - (U11 * sum_y)

'Eliminasi Kedua

U12 = sum_x_2 / n

c31 = sum_x_2 - (U12 * n)

c32 = sum_x_3 - (U12 * sum_x)

c33 = sum_x_4 - (U12 * sum_x_2)

c34 = sum_x_2_y - (U12 * sum_y)

'Eliminasi Ketiga

U13 = c32 / b22

d31 = c31 - (U13 * b21)

d32 = c32 - (U13 * b22)

d33 = c33 - (U13 * b23)

d34 = c34 - (U13 * b24)

'Substitusi Balik

a2 = d34 / d33

a1 = (b24 - (b23 * a2)) / b22

a0 = (sum_y - (sum_x_2 * a2) - (sum_x * a1)) / n

hasila0.Caption = a0

hasila1.Caption = a1

hasila2.Caption = a2

End Sub

Hasil kondisi normal

 Kondisi Seri

Simulasi CFD

 Kseimpulan

—  Penambahan material isolator tambahan berupa gypsum, udara, serta polyurethane masing-masing disusun seri telah berpengaruh dengan terhambatnya aliran perpindahan panas konduksi dari luar kamar menuju ke dalam kamar. 

Video Komputasi Teknik

Video CFD