Persamaan Dasar Dinamika Fluida dalam CFD

Persamaan Dasar Dinamika Fluida dalam CFD

Computational Fluid Dynamics merupakan suatu program yang dapat digunakan untuk menganalisa aliran fluida beserta karakteristik yang ditimbulkan akibat bergeraknya suatu benda pada fluida tersebut. Persamaan dasar yang digunakan pada CFD
merupakan persamaan yang didasarkan pada dinamika fluida yaitu persamaan kontinuitas, momentum dan energi. Persamaan-persamaan tersebut merupakan pernyataan matematis dari tiga prinsip dasar fisika sebagai berikut:

1.      Hukum kekekalan massa

2.      Hukum kedua Newton, F = m.a

3.      Hukum kekekalan energi

Pada proses mendapatkan persamaan gerak fluida maka terdapat tiga hal yang harus menggunakan prinsip-prinsip sebagai berikut:

1.    Memilih prinsip fisika dasar dari hokum-hukum fisika (hukum kekekalan massa, hukum kedua Newton dan hukum kekekalan energi).

2.    Menetapkan prinsip-prinsip fisika tersebut dalam pemodelan aliran.

3.    Pada penerapan ini, dapat diuraikan persamaan matematis yang meliputi prinsip-prinsip fisika.

Pada proses pemodelan aliran maka dapat digunakan beberapa metode yaitu metode kontrol volume dan metode elemen fluida. Pemilihan metode aliran dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini.

Gambar Model-model aliran (a & b) pendekatan control volume hingga,  (c & d) model-model pendekatan elemen fluida tak hingga (Anderson, 1995)

Pada pemodelan dengan menggunakan prinsip (a) dan (c) maka dapat diperoleh persamaan yang disebut dengan conservation form. Sedangkan pemodelan dengan menggunakan prinsip (b) dan (d) maka akan diperoleh persamaan yang disebut nonconservation form. Dari penurunan keempat model tersebut, pada dasarnya akan menghasilkan persamaan yang sama tetapi dengan proses matematis yang berbeda.