Pada pembelajaran CFD kali ini kita akan melihat hubungan konveksi-diffusi untuk 1 dimensi pada peristiwa perpindahan panas. Kita akan mengatur panjang 1m dan tinggi 0.3m. Jumlah cell untuk panjang adalah 7 dan tinggi adalah 3. Temperatur untuk wall 1 kita tentukan 274K dan temperatur untuk wall 2 adalah 273K. Pada latihan ini kita akan melihat perbedaan grafik untuk densitas yang berbeda-beda dengan kecepatan tetap. Kita akan mencoba untuk densitas sebesar 1.0 kg/m3, 0.1 kg/m3, 0.01 kg/m3 dengan kecepatan tetap 0.1 m/s.
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :
Pada CFDSOF masukkan in
Pada menu input domain atur panjang 1 m tinggi 0.3, jumlah cell panjang 7 dan tinggi 3
Pada menu model aktifkan temperatur dan wall konduktif kemudian pakai
Pada menu cell atur cell untuk dinding atas dan bawah simetris, dinding kiri sebagai wall 1 dan dinding kanan sebagai wall 2
Pada menu KS pilih wall 1 dan set untuk temperatur 274K dan untuk wall 2 273K
Esc
Input “Ma” / mahir
Input “ps” / parameter solusi pakai opsi variabel tetap Y
Esc
Input “ot” / opsi tetap
Input “snt” / set nilai tetap
Input “ku” / kecepatan-u , pada kecepatan ini yang nantinya bisa untuk dirubah sesuai dengan yang diinginkan.
Esc
Esc
Input “In1”
Input “kf” / konstanta fisikal
Input
“dn” / densitas, masukkan nilai densitas sebesar 1 kg/m3 , 0.1 kg/m3
dan 0.001 kg/m3 secara bergantian untuk melihat pengaruhnya terhadap
persebaran temperatur.
Input “kt” / konduktifitas termal fluida 0.1 W/M K
Esc
Menu Input –> Olah –> Kontrol –> persamaan –> aktifkan pada bagian properti / temperatur enthalpi
Menu Input –> Olah –> Iterasi, masukkan jumlah angka iterasi dan ulangi hingga konvergensi tercapai.
Menu Hasil –> Vektor (pilih temperatur pada set pengaturan )
Pilih plot X-Y –> pilih temperatur pada set pengaturan dan arah J
Gambar untuk pengaturan cell
Gambar hasil kontur untuk densitas 1 kg/m3
Gambar hasil kontur untuk densitas 0.1 kg/m3
Gambar hasil kontur untuk densitas 0.01 kg/m3
Gambar hasil plot X-Y untuk densitas 1 kg/m3
Gambar hasil plot X-Y untuk densitas 0.1 kg/m3
Gambar hasil plot X-Y untuk densitas 0.01 kg/m3
Analisis :
Dari hasil simulasi yang kita lakukan untuk bidang 1 dimensi dengan memvariasikan densitas dan kecepatan tetap kita dapatkan grafik yang makin lurus atau melengkung ke dalam untuk nilai F/konvektivitas yang makin kecil, dimana konvektivitas F adalah densitas kali kecepatan.
Ketika nilai konvektivitas/F makin kecil maka dalam kondisi yang sama nilai diffusifitas/D makin besar, dimana diffusifitas/D adalah nilai diferensial dari konvektivitas/F terhadap jarak x.
Pada Latihan kali ini saya akan melanjutkan kembali untuk latihan pada bab 4 CFD by HK versteeg et al yang membahas tentang metode finite volume untuk permasalahan diffusi. Pada soal ketiga ini adalah peristiwa panas yang berpindah secara konveksi melalui perbedaan temperatur untuk panjang 1 m dan tinggi 0.03 m. sepanjang permukaan batang dilakukan insulasi sehingga tidak terjadi perpindahan panas keluar (zero heat flux). pada Tb, wall 1 suhunya adalah 373 K dan pada T.ambient (conducting wall) kita atur konduktivitas termal 0.5 w/k dan heat generation 0 sebagai wall 2. Sedangkan untuk wall 3 kita tentukan suhunya adalah 273 K.
Pada post processing kita iterasi sebanyak 4000 kali untuk mendapatkan hasil yang baik.
Gambar grid untuk batang yang di insulasi.
Gambar kontur temperatur
Gambar kurva plot X-Y hubungan antara jarak vs temperatur
Proses perpindahan panas di dalam suatu benda dapat terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Dalam kesempatan ini kita akan membahas bagaimana konsep terjadinya perpindahan panas secara difusi baik itu konduksi maupun konveksi. Pada dasarnya konduksi dan konveksi hampir sama, yang membedakan adalah keterbatasan aliran molekul yang berpindah karena terjadinya perbedaan panas. ketika terjadi konduksi maka yang terjadi adalah difusi yaitu proses perpindahan material lewat metode molekuler yang biasanya terjadi pada benda padat (Konduktor,logam), peristiwa tersebut adalah perpindahan panas intra molekuler.
Sedangkan konveksi terjadi pada medium yang tidak terikat, seperti udara, sehingga aliran yang terjadi akibat perbedaan panas dapat terdistribusi secara bebas, sesuai dengan hukum gas ideal, ketika udara dipanaskan maka berat jenisnya akan turun sehingga sesuai hukum gravitasi tempatnya akan terdesak oleh udara yang lebih dingin sehingga terjadi semacam aliran.
Dalam konduksi juga terjadi peristiwa konveksi karna ada
bagian yang mengalir ke lingkungan, konduksi dan konveksi sering terjadi secara
simultan.
Dalam udara juga terjadi perambatan intramolekuler antar
partikel udara
Pada simulasi-simulasi sebelumnya kita menggunakan material, dan sifat-sifatnya masih seragam, kita bisa atur sendiri material dan variabel lainnya sehingga hasil simulasi kita lebih bervariasi.
Model matematika yang menyatakan aliran fluida yang terkait
didalamnya dapat kita lihat pada subbab 2.4 dan 2.5 :
keterangan :
Rate of increase of fluid element : kenaikan dari elemen fluida
Net Rate of flow of out of fluid element : berkaitan dengan waktu
Rate of increase of due to diffusion : kenaikan kalor melalui diffusi
Rate of increase of due to Source : kenaikan kalor dari sumber masa
Diffusi
Steady one dimensional convection and diffusion
Konveksi pada satu arah,ex pada pipa
v.a=c dari
Persamaan diatas adalah persamaan konveksi-diffusi, dimana konvektifitas adalah hubungan antara densitas dengan kecepatan aliran, sedangkan diffusifitas adalah diferensiasi dari konvektivitas aliran yang melalui suatu material. Jadi terdapat hubungan antara konvektifitas dengan diffusifitas. Dalam penyelesaian Persamaan diferensial tersebut kita melakukan batasan dengan control volume. Jadi kita melakukan integrasi untuk persamaan tersebut guna menentukan daerah yang akan kita diskritkan.
dalam aliran harus terjadi kekekalan massa,energi jg harus kekal, jadi persamaan
5.3 dan 5.4 harus diselesaikan secara simultan
Pada
hari Minggu, 04 Maret 2012 kita dari kelompok 10 yang terdiri dari saya sendiri
kurniawan teguh waskito, Gary fajri garcia, dan kemal rahardian melakukan
wawancara langsung dengan komunitas pengamen / anak jalanan tepatnya di daerah
pasar minggu, Jakarta Selatan. Keempatnya tinggal di yayasan di dekat rel
daerah pasar minggu.
Siang
itu sekitar pukul 10.00 WIB, saya dan gary pergi ke Pasar Minggu dari Depok
menggunakan Commuter Line, Kemal rahardian menyusul pada siang hari karna masih
ada halangan. Sampai di Pasar Minggu kita berhenti sejenak dibawah jembatan
layang untuk menunggu kira-kira siapa yang akan kita pilih untuk diwawancara,
saya rasa banyak sekali di daerah Pasar Minggu kita bisa jumpai kaum marginal
atau sering disebut orang terpinggirkan, dari mulai pedagang asongan, pengamen,
pengemis, dll. Kami melihat seorang anak dengan gitar tampaknya seorang
pengamen diseberang jalan, saat kami kejar eh anaknya menghilang di sela-sela
angkot.
Ditengah
teriknya matahari kami menunggu beberapa menit di tengah jalanan, sekitar
sepuluh menit kemudian ada seorang anak jalanan masih kecil sekitar 9 tahun
berjalan agak tergesa-gesa menyebrang jalan, ketika kami panggil ternyata dia
mau makan ke yayasan, kita tidak jadi untuk mengajak ngobrol karena tampaknya
anak tersebut tergesa-gesa untuk segera pulang. Kemudian kita duduk sejenak
dipinggir jalan dan menunggu sekitar sepuluh menit. Akhirnya kita jumpai lagi seorang
anak jalanan membawa gitar, eh ternyata anak itu yang tadi kita lihat, kebetulan
anak tersebut berjalan menuju kami, kemudian saya panggil anaknya, dia bersama
seorang anak yang lain yang juga membawa gitar. kemudian kami ajak ngobrol di
sebuah warung sambil minum es jeruk dan makan gorengan. Setelah kami tanya
namanya Nurkholiq ato sering dipanggil kholiq, Usia sekitar 14 tahun, Rumahnya
di daerah cilebut Bogor. Sebenarnya kedua orang tuanya masih ada, tetapi memang
keadaanya sangat tidak mampu sehingga terpaksa dia harus mengamen tiap harinya
untuk mencari rupiah, Ibunya adalah ibu rumah tangga dan ayahnya seorang
pemulung, Dia biasa mengamen dari pagi sampai sore dan pendapatannya rata-rata
20 ribu perhari, selain untuk jajan uang yang didapatnya juga ditabung untuk
keperluan sewaktu-waktu yang mendesak, sedangkan untuk makan sehari-hari dia
biasanya makan di yayasan. Dia sudah tidak sekolah, Pendidikannya hanya sampai
SD kemudain putus sekolah karena tidak ada biaya untuk melanjutkan ke SMP.
Sedangkan anak yang satunya dia bernama andi, sama-sama berasal dari cilebut,
usianya sebaya dengan kholiq sekitar 14 tahun. Putus sekolah juga dan hanya
sampai SD, ayahnya sudah meninggal dan ibunya menjadi pengemis di bogor. mereka
berdua biasa ngamen di angkot jurusan pasar minggu-Depok. Tak selang berapa
lama datang anak-anak yang lain, yang satu membawa gitar dan tampaknya sudah
agak dewasa dan ada beberapa anak lainnya. Setelah kami tanya ternyata mereka
baru saja dari yayasan dan baru bergegas untuk mengamen pada siang itu. Kami
ajak mereka ngobrol diwarung dan ketika kami tawari makan ternyata mereka baru saja
makan di yayasan. Kemudian kami tanya anak yang paling tua, dia bernama Ega
usia 19 tahun, sudah lama jadi pengamen dari sejak umur 5 tahun. Sebenarnya dia
berasal dari Cibinong Bogor, dulu dari kecil tinggal sama neneknya, tetapi sejak
neneknya meninggal sewaktu akan masuk STM akhirnya dia putus sekolah. Dia belum
lama tinggal di yayasan dan ngamen di angkot daerah pasar minggu. Sebelum masuk
ke yayasan dia sudah lama ngamen di daerah pasar senen baru setelah ada teman
yang mengajak ke pasar minggu akhirnya dia pindah. Untuk Pendapatannya tiap hari biasanya sekitar
20-30 ribu, setelah saya tanya uang yang diperolehnya digunakan untuk apa dia
jawab Cuma buat jajan aja, gak pernah ditabung untuk keperluan-keperluan lain
ataupun rencana jangka panjang, tidak seperti si kholiq walaupun masih 14 tahun
tapi dia udah memikirkan uang pendapatannya buat ditabung. Kemudian kami tanya
anak yang satunya lagi dia bernama Ragil usia sekitar 16 tahun, asal dari
klaten, Jawa Tengah. Dia terpaksa merantau sebatang kara ke ibukota karna
ibunya meninggal dan ayahnya menikah lagi dan tidak mau bertanggung jawab
karena menelantarkan begitu saja. Putus sekolah dan hanya sampai bangku SMP.
Setelah
kami tanya-tanya lebih jauh mereka semua memang tinggal di yayasan disekitar
rel di Pasar Minggu, di yayasan tersebut ada kegiatan belajarnya juga dan
biasanya di Sore hari dari jam 3 sampe jam 5. Ada satu guru yang memberikan
pelajaran tiap harinya, mereka belajar seadanya seperti disekolah pada umumnya.
Selain itu untuk makan sehari-harinya gratis ditanggung yayasan.
Foto Kurniawan dan Gary bersama anak jalanan di sebuah warung dekat Pasar
Minggu
Foto bersama tiga anak jalanan,
dari kanan : Ragil, Andi, Ega
Kunjungan kedua, 10 maret 2012
Selang
satu minggu dari kunjungan pertama dijalanan di daerah pasar minggu, kemudian
pada hari sabtu, 10 maret 2012 kami berkunjung ke yayasan tempat mereka tinggal
yang terletak tidak jauh dari jalanan tempat minggu lalu kita ngobrol yaitu di
dekat stasiun pasar minggu. Yayasan tersebut bernama yayasan Taruna Pertiwi,
tempatnya terletak di pekampungan yang cukup kumuh dan juga tidak terlalu luas
dengan hanya beralaskan karpet menjadi tempat untuk sekitar 20 anak jalanan
tidur dan beristirahat.
Ketika
kami berkunjung kesana kami jumpai beberapa pengurus yayasannya, ada bang Ali
Ambran. Dia menjelaskan semua tentang yayasan tersebut. Yayasan ini belum lama
berdiri, usianya belum genap satu tahun. Baru resmi berdiri sejak Tanggal 22
Juni 2011, pada mulanya digagas oleh empat orang yaitu Bahtiar, Ali Amran, Muryadi,
dan Rizky Oktaria yang saat ini menjadi pengurus tetap yayasan. Berdirinya
yayasan tersebut dilatarbelakangi oleh keprihatinan dan kepedulian yang tinggi
terhadap sesama anak jalanan karena pengalaman Bang Ali Ambran sendiri yang
dulunya juga pernah menjadi anak jalanan dan pernah terdampar di beberapa kota.
Bang Ali Amran adalah seorang aktivis sosial, aktif di karang taruna di daerah
pejaten timur, karena pengalamannya tersebut maka kemudian bersama-sama dengan
beberapa teman lainnya mereka mendirikan yayasan tersebut dengan modal seadanya
dan langkah awalnya adalah dengan menyewa sebuah rumah untuk dijadikan
sekretariat dan rumah tinggal. Mereka menyewa sebuah rumah dengan harga sewa
sebesar 10 juta untuk satu tahun. Kemudian untuk dana yayasan sendiri mereka
masih mengandalkan sumbangan dari orang-orang dipasar minggu. Belum ada donatur
tetap maupun donatur lainnya, sehingga masih belum bisa melakukan pengembangan
fasilitas maupun yang lainnya. Untuk program jangka pendek yayasan tersebut
adalah mendapatkan donatur dan melakukan kerjasama dengan dinas sosial daerah
setempat, selain itu juga menambah program belajar untuk anak-anak maupun
memasukkan anak-anak yang putus sekolah untuk melanjutkan kembali pendidikannya
baik itu dari program pendidikan paket maupun sekolah umum, karena untuk
pengajarnya sendiri hanya ada beberapa guru dan itupun tidak setiap waktu bisa
datang. Untuk rencana jangka panjangnya adalah mendapatkan tempat yang layak
dan milik sendiri, dan juga melakukan pelatihan ketrampilan seperti klub musik
jalanan agar mereka bisa menyalurkan hobinya secara positif dan juga bisa
mendapatkan hasil dari hobinya tersebut. Dengan bermusik tersebut mereka bisa
pentas diberbagai event untuk mengisi acara.
Itulah
beberapa penjelasan yang kita dapatkan dari hasil ngobrol kita, dan kita juga
setuju bahwa yang terpenting dari itu semua adalah pembinaan secara positif
dari pribadi anak jalanan tersebut untuk bisa mendapatkan kehidupan yang lebih
baik walaupun mereka biasa dengan kehidupan yang keras tetapi ada cara
pendekatan yang lebih baik untuk bisa mengatur dan mendidik mereka semua.
Yayasan
ini masih dalam proses perkembangan dan masih membutuhkan banyak dukungan dari
berbagai pihak untuk diharapkan bisa membantu kelangsungan yayasan ini, Kami
juga sangat mengaharapkan ada pihak-pihak yang tergerak hatinya untuk
memberikan bantuan, donasi dan lainnya kepada yayasan tersebut bisa menghubungi
kontak dan tempat yang ada pada foto dibawah ini
Foto bagian depan Yayasan Taruna
Pertiwi
Foto struktur kepengurusan Yayasan
Tunas Pertiwi
Foto anak jalanan sedang berkumpul di yayasan
Foto Kurniawan dan Kemal bersama
bang Ali (kedua dari kiri) dan anak jalanan di yayasan
Yah,
banyak sekali cerita dan kisah-kisah yang kami peroleh dari kehidupan anak-anak
jalanan tersebut, mereka datang dari permasalahan dan kesulitan sendiri-sendiri,
tapi mereka tetaplah seorang anak manusia yang masih mempunyai hak untuk
mendapatkan penghidupan yang layak dan masa depan yang lebih baik, Karena
bagaimanapun masa depan mereka masih sangatlah panjang, tetapi apakah masa
depan yang panjang itu hanya menjadi sebuah kesusahan dan penderitaan yang tak
berujung. Semoga masih ada hati nurani dari orang-orang yang sedang duduk di
atas sana untuk lebih peduli pada mereka-mereka yang sangatlah membutuhkan.
Harusnya
hal ini menjadikan kita makin bersyukur betapa beruntungnya kita bisa
mendapatkan hal-hal yang sampai sejauh ini, pendidikan tinggi, hidup cukup,
orang tua yang peduli. Sangatlah menjadi PR besar bagi bangsa ini sekarang dan
masa depan untuk lebih peka terhadap kehidupan sosial kaum-kaum marginal yang
menempati kuantitas terbesar dari jumlah penduduk Indonesia, hal inilah yang
akan terus menjadi tolok ukur seberapa besar keterpurukan bangsa ini jika
orang-orang miskin seperti ini tidak pernah mendapat penanganan serius dari
pemerintah. Bukan hanya sibuk dengan urusan korupsi dll tapi, harusnya
bagaimana agar orang-orang pinggiran miskin ini bisa diselesaikan permasalahannya.
Sebagai
penutup kami mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada semua pihak yang
terlibat dan ikut mengurusi yayasan taruna pertiwi ini dan juga donatur-donatur
dari berbagai pihak, semoga masih banyak orang-orang yang peduli terhadao
sesamanya seperti yang dilakukan beberapa rekan kita dengan ikut berkontribusi
sosial terhadap kaum marginal seperti mereka, dan semoga niat baik dan
ketulusan yang kita kerjakan akan mendapatkan balasan yang lebih besar dari
Yang Maha Kuasa kelak. Amin
Sesungguhnya dibalik
setiap kesusahan selalu ada kemudahan, dan Allah tidak akan memberikan cobaan
melebihi kemampuan umatnya.
See this video :
Profil
anak jalanan :
1.Nurkholiq
(kholiq) :
-Usia : 14 tahun
-Asal : Cilebut, Bogor
-Sekolah
sampe SD
-Kedua orang tua masih ada, pekerjaan ibu
: Ibu rumah tangga, ayah : Pemulung
-Biasa bawa gitar pas ngamen
2.Ragil
:
-Usia : 16 tahun
-Asal : Klaten
-Pendidikan : Putus sekolah sampe SMP
-Terpaksa jadi pengamen setelah dikampung
Ibunya meninggal waktu masih kecil, terus bapaknya nikah lagi dan gak mau
tanggung jawab sama sama do’i, kemudian nekat merantau sebatang kara ke
ibukota.
3.Ega
:
-Usia : 19 tahun
-Asal : Cibinong, bogor
-Ngamen udah dari sejak 5 tahun
-Kagak pernah tau sapa ortunya, dari
kecil udah sama neneknya
-Pendidikan : Cuma sampe SMP, waktu mau
masuk STM neneknya meninggal jadi sekarang udah tinggal dijalanan
Pada pembahasan selanjutnya tentang metode volume hingga untuk permasalahan diffusi. Pada contoh 4.2 ini kita akan melihat distribusi temperatur untuk sebuah plat lebar dengan ketebalan panjang 2 cm untuk sumbu x sedangkan untuk sumbu y dan z diasumsikan sangat besar sehingga gradien temperatur yang signifikan terjadi pada arah sumbu x. Untuk thermal conductivity kita tetapkan sebesar 0.5 W/m/K dan penyebaran flux panas 1000kW/m3. Temperatur pada A dan B adalah 373 K dan 473 K. untuk kondisi seperti ini kita akan melihat bagaimana hasil plot grafik temperatur dalam grafik hubungan jarak vs temperatur.
Langkah-langkahnya sama seperti pada contoh 4.1, hanya pada percobaan kali ini kita akan menambah jumlah lebih banyak dari percobaan sebelumnya, kita tetapkan jumlah sell 20
Dari hasil diatas dapat kita lihat bahwa grafik yang terbentuk lebih mulus, itu artinya deviasi yang terjadi semakin kecil. Grafik tersebut berupa grafik exponensial yang memperlihatkan keadaan temperatur tertinggi adalah pada daerah diantara titiak A dan B dengan hubungan tidak lagi linear karena faktor dari ukuran plat yang jauh lebih besar pada arah sumbu y dan z, dan juga nilai thermal konductivity yang sangat kecil pada material tersebut.
