(Contoh Latihan 4.1) Diffusion Problem

Kelas CFD tanggal 12 februari 2012 membahas tentang metode perhitungan temperatur pada permasalahan diffusi menggunakan metode volume hingga, pada contoh latihan 4.1 ini kita akan membahas sebuah dinding/batang yang terisolasi dengan panjang 0.5 m, temperatur pada wall 1 kita set 373 K dan wall 3 kita set 773 K, ruang diantara wall 1 dan wall 3 adalah wall 2 dengan Thermal conductivity sebesar 1000 w/m/k. Kemudian kita akan menghitung distribusi temperatur sepanjang wall 2 yang berada pada daerah beda temperatur antara wall 1 dan wall 3.

Solusi perhitungan menggunakan CFD :

• Buka CFDSOF, masukkan input, atur domain, dan dimensi, kemudian input domain seperti gambar dibawah ini :

  

• Mengatur cell dengan langkah seperti gambar dibawah ini :

 

•  Mengatur kondisi sepadan /KS conducting wall untuk wall 2 dengan memasukkan nilai konduktivity thermal sebesar 1000

 

• Mengatur temperatur wall 1 sebesar 373 K

 

• Mengatur Temperatur wall 3 sebesar 773 K

 

• Melakukan olah-iterasi sebanyak 1000, kemudian melihat hasil-grid, blok semua zona kemudaian tayang

• Melihat hasil-kontur temperatur dan hasilnya seperti gambar dibawah ini

•  Melakukan plot grafik untuk xy dan hasilnya adalah seperti gambar dibawah ini

•  Setelah kita berhasil melakukan analisis temperatur seperti langkah-langkah diatas sampai bisa dilihat hasil plot grafik xy (jarak vs temperatur), kemudian kita akan melihat persamaan distribusi temperatur pada wall 2 dimulai dari kolom sel kedua untuk T1 sampai kolom sel keenam untuk T5, dengan langkah ESC-N-LA(Lihat Alfa)-PV (pilih variabel)-Tem(temperatur). Hasilnya adalah sebeagi berikiut :

Dari hasil distribusi temperatur diatas diperoleh data temperatur yang mendekati perhitungan untuk persamaan yang kita peroleh melalui perhitungan matematis persamaan-persamaan seperti dibawah ini

Hasil-hasil distribusi temperatur dari T1 sampai T5 tersebut hampir sama nilainya tetapi terdapat deviasi karena hasil yang kita peroleh dari simulasi CFD ini dipengaruhi juga oleh jumlah cell yang kita tentukan, makin banyak jumlah cellnya maka akan semakin mendekati hasil sebenarnya.

Dari analisis grafik linear jarak vs temperatur dapat kita lihat bahwa makin kekanan temperatur makin tinggi dengan perubahan secara linear untuk wall 1 yang lebih rendah dari wall 3 temperaturnya, panas berpindah secara konduksi pada dinding dengan perubahan yang linear.