Apa Itu CFD (Computational Fluid Dynamic) ??

2.4              CFD (Computational Fluid Dynamic).

  CFD adalah metode penghitungan, memprediksi, dan pendekatan aliran fluida secara numerik dengan bantuan komputer. Aliran fluida dalam kehidupan nyata memiliki banyak sekali jenis dan karakteristik tertentu yang begitu kompleks, CFD melakukan pendekatan dengan metode numerasi serta menggunakan persamaan-persamaan fluida.

CFD merupakan metode penghitungan dengan sebuah kontrol dimensi, luas dan volume dengan memanfaatkan bantuan komputasi komputer untuk melakukan perhitungan pada tiap-tiap elemen pembaginya. Prinsipnya adalah suatu ruang yang berisi fluida yang akan dilakukan penghitungan dibagi-bagi menjadi beberapa bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya dinamakan meshing. Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontol penghitungan yang akan dilakukan oleh aplikasi atau software. Kontrol-kontrol penghitungan ini beserta kontrol-kontrol penghitungan lainnya merupakan pembagian ruang yang disebutkan tadi atau meshing [Ansys,2007].

Nantinya, pada setiap titik kontrol penghitungan akan dilakukan penghitungan oleh aplikasi dengan batasan domain dan boundary condition yang telah ditentukan. Prinsip inilah yang banyak dipakai pada proses penghitungan dengan menggunakan bantuan komputasi komputer. 

CFD adalah penghitungan yang mengkhususkan pada fluida, mulai dari aliran fluida, heat transfer dan reaksi kimia yang terjadi pada fluida. Atas prinsip-prinsip dasar mekanika fluida, konservasi energi, momentum, massa, serta species, penghitungan dengan CFD dapat dilakukan.

Secara sederhana proses penghitungan yang dilakukan oleh aplikasi CFD adalah dengan kontrol-kontrol penghitungan yang telah dilakukan maka kontrol penghitungan tersebut akan dilibatkan dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang terlibat. Persamaan-persamaan ini adalah persamaan yang dibangkitkan dengan memasukkan parameter apa saja yang terlibat dalam domain. Misalnya ketika suatu model yang akan dianalisa melibatkan temperatur berarti model tersebut melibatkan persamaan energi atau konservasi dari energi tersebut.

Menurut jurnal Determining Ship Resistance Using Computational Fluid Dynamics (CFD) oleh Yasser M. Ahmed, dkk hambatan kapal dapat dihitung dengan penggunaan Computational Fluid Dynamic (CFD), adalah salah satu aplikasi pendekatan numerik yang mudah digunakan. Keakuratan dari analisa CFD dibuktikan akurat, dan para Naval Architects sering mempergunakan cara ini dari pada menggunakan Towing tank dikarenakan membosankan dan memakan waktu yang lama.

Inisialisasi awal dari persamaan adalah boundary condition. Boundary condition adalah kondisi dimana kontrol-kontrol perhitungan didefinisikan sebagi definisi awal yang akan dilibatkan ke kontrol-kontrol penghitungan yang berdekatan dengannya melalui persamaan-persamaan yang terlibat. Pada proses pemodelan kapal katamaran, analisa CFD akan dilakukan dengan bantuan software ICEM CFD dan CFX yang merupakan produk dari ANSYS. ICEM CFD digunakan pada tahap pembuatan geometri lambung  tahap meshing baik pada model maupun pada fluida. Sedangkan untuk pengerjaan tahap selanjutnya digunakan CFX.

Analisa CFD yang akan dilakukan pada pemodelan lambung katamaran ini adalah pemodelan aliran dan perhitungan besarnya drag/ hambatan pada lambung tersebut, visualisasi aliran fluida. Program CFD terdiri dari tiga tahap yaitu : Pre-processor, Flow Solver (Solution), dan Post-processor.

Gambar 2.6 memperlihatkan skema perhitungan dengan menggunakan program Ansys CFX. Struktur ANSYS CFX terdiri dari 4 modul software yang memerlukan geometri dan mesh untuk memberikan informasi yang dibutuhkan dalam menampilkan analisa CFD.

Komponen ANSYS CFX antara lain ANSYS CFX-Pre sebagai bagian dari Physics Pre-Processor, dilanjutkan dengan ANSYS CFX-Solver yang bertautan dengan ANSYS CFX-Solver Manager sebagai bagian untuk memecahkan atau menjalankan simulasi dan ANSYS CFD-Post yang merupakan modul untuk menampilkan hasil simulasi yang dirangkai dengan berbagai visualisasi aliran.

 

 Diagram Komputasi pada Ansys CFX (CFX Manual,2007)

Dibawah ini adalah gambar - gambar hasil Ansys CFD-Post dalam dunia Perkapalan