distribusi temperatur transient - ex. 8.1

Berikut adalah pengerjaan soal yang ada pada buku Versteeg & Malalasekera example 8.1. dengan menggunakan program CFDSOF.

Penyelesaian :

Objektif dari persoalan diatas adalah untuk mengamati keadaan transient atau melihat perubahan distribusi temperatur dari waktu ke waktu pada plat tipis. Awal nya, plat tersebut diberikan temperatur yang seragam sebesar 473 K, kemudian dengan tiba-tiba temperatur dari salah satu ujung plat tersebut direduksi menjadi 273 K dengan ujung lain nya terisolasi. Plat bersifat konduktif dengan konduktivitas termal sebesar k = 10 W/m.K

Persoalan di atas akan coba disimulasikan dengan menggunakan CFDSOF untuk mengetahui distribusi temperatur dari plat dengan pendekatan fisik, sehingga akan lebih mudah dimengerti fenomena sebenar nya yang terjadi.

Berikut adalah langkah-langkah simulasi yang dilakukan dengan menggunakan CFDSOF

1.      domain

membuat domain berukuran panjang L = 0.5 m, tinggi H = 0.02 m. Pada-I jumlah cell sebanyak 10 cell, sedangkan untuk arah-J jumlah cell hanya sebanyak 3 cell karena plat memiliki ketebalan yang sangat tipis jika dibandingkan dengan panjang nya.

2.      atur cell

pengatuan cell dibuat sedemikian sehingga seperti gambar di bawah. Wall 2 dibuat untuk menjadi media perpindahan panas secara konduktif antara w1 dan w3.

3.      model

hasil simulasi yang ingin diamati adalah perubahan distribusi temperatur pada plat dari waktu ke waktu, sehingga kita harus mengaktifkan fungsi ikatan waktu (s) dengan step waktu 1 detik. Selain itu, yang harus diaktifkan pula adalah fungsi perhitungan temperatur, wall konduktif, dan perhitungan fluks panas karena variabel yang kita tinjau adalah perubahan panas pada media konduktif.

 

4.      kondisi sempadan

Wall 2 kita gunakan sebagai penghantar panas konduktif, sehingga kita harus memberikan besaran konduktivitas panas pada w2. Sedangkan, wall 1 di isolasi sehingga fluks panas pada w1 dibuat 0.

sempadan w2

sempadan w1

5.      nilai awal

sebelum mengamati distribusi temperatur transien dari waktu ke waktu, pertama kali kita harus memberikan nilai temperatur awal pada plat secara seragam. Fungsi tmpel digunakan untuk memberikan nilai awal pada cell yang kita tentukan.

penentuan cell yang diberikan nilai temperatur awal

nilai temperatur awal sebesar 473 K secara seragam

6.      iterasi

iterasi yang dilakukan pada simulasi ini adalah perhitungan perubahan distribusi temperatur sepanjang plat dari waktu ke waktu yang ditetapkan. Pengamatan dilakukan pada saat t = 1 detik, t = 40 detik, t = 80 detik, dan t = 120 detik.

iterasi pertama, t = 1 detik

7.      hasil

Dari simulasi ini, kita mendapatkan 4 hasil yang berbeda berdasarkan perbedaan waktu pengamatan. Hasil dari simulasi yang akan ditampilkan disini adalah berupa kontur distribusi temperatur dan kurva temperatur terhadap panjang plat dari waktu ke waktu (4 variasi waktu)

pada saat t = 1 detik

pada saat t = 40 detik

pada saat t = 80 detik

pada saat t = 120 detik

Posted in: CFDSOF,distribusi temperatur,simulasi transient