Institut Teknologi Bandung

Selayang Pandang Tentang CFD

CFD merupakan bagian engineering yang telah berkembang sejak abad 20 dan pengaruhnya telah dimanfaatkan dalam berbagai bidang mulai dari optimasi aliran gas dalam bangunan pendingin server penyimpanan data hingga modifikasi desain sebuah space shuttle yang banyak dikembangkan institusi aeronautika berbagai negara. Menurut Adib, "CFD adalah komputasi yang sejalan dengan desain, optimasi dan modifikasi melalui simulasi pada aliran fluida, transfer kalor, dan hal lain yang berkaitan." Berbagai mechanical item, lanjut Adib, juga memanfaatkan CFD untuk mencapai efisiensi dalam level internal penggunaannya.

CFD dalam SolidWorks, Ansys 16 dan Fluent 

Pada workshop yang berlangsung dalam dua sesi ini, peserta pertama-tama dilatih untuk membuat solid model melalui Computer-Aided Design (CAD) software seperti SolidWorks. Gambar ini menjadi basis yang akan dikenakan properti aliran fluida dalam tahap berikutnya. Dalam penggambaran, diperlukan simplifikasi pada model yang dibuat. Simplifikasi ini ditentukan oleh tingkat pengaruh dari tiap-tiap detil gambar. Peserta juga perlu untuk menentukan preferensi modelnya yang terdiri dari dua jenis yaitu internal flow dan external flow. Setelah peserta memahami bagaimana piranti halus terkait bekerja dalam memodelkan gambar, model yang dibuat kemudian diimpor kedalam software simulasi berikutnya, yaitu Ansys 16.

Sebelum menjalankan simulasi, menyadari adanya pengaruh lingkungan adalah hal yang menentukan. Untuk itu diperlukan sebuah input berupa boundary conditions yang mendekati keadaan sebenarnya di alam. Selanjutnya, pendefinisian material yang cocok dilakukan dengan memasukan nilai properties dari material yang diinginkan. Setelah memasukan variabel pendukung, barulah dilakukan meshing, yaitu sebuah proses dalam membagi-bagi volume simulasi menjadi potongan diskrit.

Pendefinisian potongan diskrit yang umum disebut "cell" ini merupakan aspek yang sangat menentukan dalam menjalankan analisis yang akurat dan dapat diolah secara komputasional. Setiap Cell akan dilakukan analisis secara bersamaan dan berulang hingga mendapatkan kondisi steady state yang berarti solusi telah mencapai kondisi konvergen pada model yang disimulasikan. Semakin kasar mesh yang ditetapkan, semakin tidak akurat hasil yang didapatkan.

Oleh karenanya, proses analisis yang dilakukan menggunakan solver bawaan, seperti Fluent (Ansys 16), umumnya menggunakan initial grid berupa finer meshing. Hal ini dilakukan agar tingkat konvergensi yang dicapai secara iterative semakin baik pada grid dari coarser meshing yang umumnya lebih non-memory intensive dan lebih mungkin untuk dilakukan di banyak komputer. "Apa yang kami hitung merupakan persamaan non-linier. Hal ini memerlukan nilai konvergen yang ada dalam steady state sebagai solusinya. Cara yang digunakan adalah iterasi dengan penetapan grid dari yang halus hingga kasar dengan harapan jika yang halus sudah baik hasilnya maka yang kasar akan lebih cepat mencapai konvergensi dalam Grid Independency Test nantinya. Sehingga diharapkan simulasi yang dihasilkan nantinya lebih mudah namun juga akurat. Tentu, dengan merubah berbagai parameter input dalam analisis melalui Fluent," terang Adib.

Dalam Fluent yang digunakan sebagai solver, lanjut Adib, juga perlu diketahui bahwa penyelesaiannya menggunakan Finite Volume Method (FVM). Hal ini disebabkan karena walaupun memerlukan waktu yang relatif lebih lama dari metode lainnya, FVM mampu diterapkan dalam irregular mesh yang lebih umum digunakan dalam simulasi CFD. "Penggunaan FVM ini juga memerlukan pemahaman control volume dalam men-satisfy hukum yang berlaku, seperti hukum kekekalan energi," ujar Adib.

CFD untuk Menggenjot Benchmark di Era Kompetisi

"Dari segi industri, ada tiga hal yang harus dikuasai yaitu specific technology, common technology, dan interaction," terang Ramadhani. Common technology yang wajib dimiliki semua engineer harus dilengkapi dengan kemampuan interaksi yang baik. Sedangkan menguasai CFD sebagai contoh dari specific technology, lanjut Ramadhani, merupakan sebuah priviledge yang mampu menaikan benchmark sebuah perusahaan dalam persaingan industri, terutama di Indonesia yang masih berjuang dalam mengembangkan kemajuan industri dalam negerinya.

Hal ini diamini oleh Adib dalam konteks berbeda, "Andai saja kita semua tahu, belakangan ini pemerintah sangat sulit dalam mengucurkan dana penelitian. Oleh karena itu, kalau saja dunia CFD ini digeluti banyak orang terutama dalam dunia industri yang dilirik pemerintah, maka akan lahir generasi analis CFD baru yang sangat nyata manfaatnya dan disisi lain dapat pula menaikan insentif penelitian di bidang terkait"

Workshop sebagai Arena Asah Skill Mahasiswa

Seperti yang dinyatakan Dr. Eko, workshop tematik ini sebenarnya merupakan gabungan dari motif ITB secara institusi dan KK Intrumentasi dan Kontrol selaku lembaga yang dinaunginya. "Jadi dalam workshop ini kan kita cari topik yang praktikal dan banyak dipakai di Industri. Pertama, karena ITB punya visi untuk menjadi World Class University yang salah satu concern-nya adalah hal itu. Yang kedua adalah karena KK kami juga sedang mendukung Prodi dalam menghadirkan alumni insinyur profesional untuk kembali memberi pengalamannya dalam dunia Industri. Karena interest sama, ya kita lakukan workshop ini," terang Dr. Eko.

Walaupun demikian, workshop ini ditargetkan hanya sebagai guiding start bagi para peserta dalam hal analisis CFD. "CFD itu susah, bisa-bisa kita butuh sepuluh ribu jam dalam menguasainya. Oleh karena itu workshop ini diberikan hanya untuk menumbuhkan ketertarikan dalam CFD analysis, karena bisa diterapkan dimana saja. Barulah, untuk mendalaminya, peserta harus melatih diri dalam mengembangkan model-model yang sesuai dengan kebutuhan dan permasalahan yang dihadapinya," tekan Adib dengan seloroh.

Sumber ilustrasi: cd.adapco.com