Simulasi Kondisi sirkulasi udara di dalam suatu ruangan ibadah Oleh : Ir. M. Syahril Gultom, MT. Staf pengajar Fak.teknik Departmen teknik mesin USU. Abstrak Simulasi dan modelling aliran fluida udara yang dilakukan dalam ruangan ibadah ini menggunakan software FLUENT ver 4.47. Pada simulasi ini perhitungan yang diaktifkan adalah : Temperatur, Heat Flux,Velocity (U,V,W)dan Conducting Walls Dr hasil simulasi dapat diproleh profil-profil temperatur, heat flux, dan kecepatan aliran dalam suatu dimensi ruang dengan memperhitungkan suhu ambient, dimana dinding luar dianggap sebagai Conducting Walls. Latar belakang Simulasi ini berkaitan dgn pemecahan problem yg timbul dalam aliran suatu fluida dimana dgn perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang fluida dewasa ini Computational Fluida Dynamics merupakan salah satu cara perhitungan dan pemecahan berbagai permasalahan dalam aliran fluida. Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan suatu bidang ilmu perhitungan aliran suatu fluida yang sedang berkembang yang memanfaatkan tenologi komputer untuk melakukan perhitungan secara numerik (metode numerik) dalam memecahkan berbagai permasalahan yg diperlukan dalam suatu aliran fluida. System CFD menganalysa aliran fluida, berazaskan prinsip prinsip hukum kekekalan Massa, Momentum dan Energi, dan mem perhitungan kondisi aliran dengan metoda Volume hingga ( The finite Volume methode )dan dengan memanfaatkan kecepatan perhitungan computer, analysa perhitungan dapat dilakukan secara numerik dengan waktu yg relatif singkat dan cepat. Kajian Literature Teori CFD Computational Fluid Dynamic (CFD) adalah suatu cabang ilmu pengetahuan yang membantu kita untuk melihat secara simulasi medan aliran dari suatu fluida dalam kontrol volume tertentu. CFD ini bekerja berdasarkan prinsip analisa numerik pada setiap 1
titik/batasan yang telah ditentukan dengan menyelesaikan beberapa persamaan tertentu. Beberapa persamaan-persamaan atur yang diselesaikan secara numerik dengan metode CFD ini adalah : Persamaan Konservasi Massa 2
3
4
Deskripsi permasalahan Dalam case ini, ruangan ibadah yg akan disimulasi berukuran sbb. Panjang ruangan total = 10 M Tinggi Ruangan Lebar ruangan = 3 M = 5 M Kecepatan udara memasuki ruangan dr pintu arah timur U = 0.5 M/det ( Asumsi ) Kecepatan udara memasuki ruangan dr ventilasi arah selatan V = 0.3 M/det (Asumsi Udara keluar ruangan dr ventilasi di arah barat dan utara. Temperatur dinding ruangan = 239 K ( Asumsi) Temperatur udara masuk = 315 K (Asumsi) Kondisi aliran udara dalam ruangan adalah turbulen Metodologi Metode simulasi yang akan digunakan dalam masalah ini adalah : 1. Membuat Modelling dari ruangan ibadah dengan Fluent 4.47. 2. Melakukan Simulasi dengan Solver Fluent 4.47. 3. Hasil berupa profil-profil kecepatan dan temperatur udara pada ruangan. Pembuatan Modelling Modelling dr rumah ibadah dilakukan dengan pembuatan jumlah cell pd setiap jaring sesuai dimensi ruangan yg direncanakan dan hasilnya dapat dilihat pd gambar gambar berikut. 5
6
Hasil dan pembahasan pd kasus ini, ukuran ruangan dan jumlah cell ditentukan spt kotak define domain diatas. 7
Model direncanakan,menurut kotak dialog seperti diatas pd model turbulence Hasil modelling ruangan ibadah terlihat spt pd gambar diatas, dimana jaring biru merupakan daerah inlet dr udara luar, sedang jaring merah pd ventilasi,merupakan daerah outlet udara dalam ruangan. 8
9
Dr gmbr diatas,dapat dilihat kecepata udara memasuki ruangan dalam arah X dan keluar melalui ventilasi udara yg ada 10
11
12
NITER (P) (U) (V) (W) (E) (D) (H) (*)- 500 ITERATIONS FOR PRESSURE, level = 4 1152 7.455E-05 3.561E-05 3.831E-05 4.139E-05 1.648E-04 1.827E-04 9.774E-07 (*)- --CONVERGENCE CRITERION SATISFIED-- *STOP* Kesimpulan. 1. Simulasi ini menunjukkan bagaimana profil dr kecepatan dan temperatur udara yg bersirkulasi didalam ruangan ibadah menurut input yg diberikan pd CFD program. 2. Dari data hasil perhitungan komputer,diperoleh konvorgensi data pd iterasi yg ke 500. dan diperoleh profil kecepatan serta temperatur udara didalam ruang ibadah sebagaimana gambar tertera diatas. 3. Sebagaimana diuraikan diatas, simulasi dapat dihasilkan pd berbagai input yg diberikan untuk memperoleh kondisi kecepatan serta temperatur udara yg diinginkan pd berbagai dimensi ruangan sesuai dengan yg direncanakan Daftar pustaka. 13