Konveksi Difusi - by central diffecencing scheme ex. 5.1

Berikut adalah pengerjaan soal yang ada pada buku Versteeg & Malalasekera example 5.1 dengan menggunakan program CFDSOF.

Penyelesaian menggunakan CFDSOF :

Soal di atas meminta kita untuk melakukan perbandingan terhadap hasil yang didapat dengan memvariasikan di antaranya nilai kecepatan u dan perubahan densitas. 

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, saya mendapatkan hasil bahwa dengan adanya perubahan kecepatan u ataupun perubahan densitas, keduanya memberikan efek yang tidak terlalu signifikan terhadap hasil yang didapat, sehingga disini kita akan mencoba membuat variasi hanya terhadap perubahan densitas. Hal tersebut disebabkan F (fluks massa konvektif) yang dipengaruhi oleh kedua variabel (u dan ρ), dimana

Disini, kita akan membagi penyelesaian soal di atas kedalam 3 kasus :

case(1) : ρ = 1 kg/m³, u = 0.1 m/s
case(2) : ρ = 0.1 kg/m³, u = 0.1 m/s
case(3) : ρ = 0.01 kg/m³, u = 0.1 m/s
 

Berikut adalah langkah-langkah penyelesaian menggunakan CFDSOF :

1.      menentukan domain

menentukan dimensi dan ukuran dari domain, serta jumlah cell untuk tiap arah domain.

2.      atur cell

membuat cell menjadi bagian w1, w2, dan simetri seperti gambar berikut

3.      atur model

mengaktifkan fungsi hitung temperatur dan wall konduktif pada model

4.      kondisi sempadan

menentukan kondisi sempadan untuk w1 dengan temperatur sebesar 274 K dan w2 menggunakan nilai temperatur bawaan, yaitu sebesar 273 K

5.      pilih persamaan

langkah selanjutnya adalah menentukan persamaan atur yang akan kita gunakan pada perhitungan. Disini, persamaan yang kita gunakan hanyalah property/temperatur dan entalpi. Persamaan kec-U, kec-V, dan tekanan tidak perlu kita gunakan karena kita akan membuat kecepatan u bernilai konstan, sedangkan nilai kec-V dan tekanan kita abaikan. 

Untuk menentukan persamaan yang digunakan pada CFDSOF, pilih menu olah à kontrol à persamaan. Kemudian atur seperti berikut :

  

6.      parameter solusi

tujuannya adalah untuk mengaktifkan nilai variabel tetap yang mana kita akan membuat kecepatan u bernilai konstan sebesar 0.1 m/s. Ketik menu mahir à parameter solusi à aktifkan nilai variabel tetap. Kemudian, kembali ke menu awal dan pilih opsi tetap à kecepatan u à masukkan nilai 0.1 m/s.

kemudian aktifkan opsi variabel tetap

set nilai tetap pada opsi tetap

tentukan nilai kecepatan u

7.      konstanta fisikal

yang terpenting disini adalah menentukan properties fisik dari fluida dengan beberapa nilai densitas yang bervariasi. Untuk case(1) : ρ = 1 kg/m³, case(2) : ρ = 0.1 kg/m³, case(3) : ρ = 0.01 kg/m³

untuk kasus 1:

8.      iterasi

lakukan iterasi untuk setiap kasus dengan variabel solusi yang sama

9.      hasil

berikut adalah gambaran distribusi temperatur(K) serta kurva temperatur(K) vs arah-I(m) untuk setiap kasus.

catatan : lakukan langkah 7 dan langkah 8 untuk mendapatkan hasil bagi setiap kasus dengan tidak menghapus data solusi yang didapat sebelum nya.

 case(1) : ρ = 1 kg/m³

kontur temperatur(K) dan kurva temperatur(K) vs arah-I(m)

case(2) : ρ = 0.1 kg/m³

kontur temperatur(K) dan kurva temperatur(K) vs arah-I(m)

  

case(3) : ρ = 0.01 kg/m³

kontur temperatur(K) dan kurva temperatur(K) vs arah-I(m)

Posted in: CFDSOF,konveksi difusi,simulasi aliran fluida