Simulasi Pendistribusian Panas dengan Pembangkit Kalor

Kamis, 14 Maret 2012

Pada pertemuan kal iini, penulis melanjutkan pengerjaan soal pada bab 4 buku cfd, yaitu soal 4.2.
Kira-kira soalnya seperti ini:

Now we discuss a problem that includes sources other than those arising from boundary conditions.
Figure 4.6 shows a large plate of thickness L = 2 cm with constant thermal conductivity k = 0.5 W/m/K and uniform heat generation q = 1000 kW/m3. The faces A and B are at temperatures of 100 °C and 200 °C respectively. Assuming that the dimensions in the y- and z-directions are so large that temperature gradients are significant in the x-direction only, calculate the steady state temperature distribution. Compare the numerical result with the analytical solution. The governing equation is
d/dx (k. dT/dx)+ q = 0

Pada soal di dapat beberapa item yang bisa kita gunakan sebagai input untuk melakukan proses perhitungan
yaitu sebuah bangun 2 dimensi dengan panjang 0,02 m dan tinggi 0,002 m, Jumlah cell (panjang = 7, tinggi = 3). Ddan nilai konduktivitas thermal sebesar 1000 kW/m3 atau sekitar 1 juta W/m3, untuk temperature T1 = 100 C (373 K) dan T2 = 200 C (473).

Langkah-langkah yang digunakan seperti biasanya hampir sama dengan soal sebelumnya, yaitu:

1. Alokasi memori
2. Mengatur domain dan menentukan dimensi beserta ukuran dan jumlah cell yang akan digunakan.
3. Mengatur model dan mengaktifkan fitur pidah panas dan konduktifitas termal.
4. Mengatur cell, dengan ketentuan wall 1 memiliki T 373 K dan wall 3 memiliki T 437 K, sedangkan wall 2 merupakan bagian yang diaktifkan berdasarkan konduktifitas termal. Sehingga di dapat gambar seperti di bawah. S disitu berarti symmetric yang artinya daerah tersebut merupakan parameter yang sama dengan bbagian diantaranya, seingga pengaruh konveksi dari lingkungan tidak terpengaruh atau bisa disebut berfungsi sebagai boundary layer.
5. Setelah itu, iterasi pun dapat dilakukan.

 

sedangan hasilnya sebagai berikut:

 

Setelah itu, untuk melihat dapat melihat distribusi panas pada tiap cell, dapat dilakukan dengan mengklik "Lihat alfa - PV (pilih variabel) -  Temperature". Sehingga di dapat:




Plot Grafik Temperatur yang di dapat adalah:



Hasil Grafik Distribusi Panas Terhadap Cell:



Analisis:

Hasil analisa tidak jauh berbeda dengan soal yang lalu yaitu pada gambar kontur terlihat bahwa kalor mengalir dari wall 3 ke wall 2 karena adanya perbedaan temperatur antara keduanya. Dan dari situ terlihat bahwa perpindahan kalor antara keduanya tidak dipengaruh oleh keluar-masuknya kalor dari dan ke sistem, karena dapat dikatakan bahwa sistem ini dianggap adiabatis pada dinding boudary layer "s" sehingga tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem.

Akan tetapi, pada kasus ini, penulis juga dapat menyimpulkan bahwa semakin banyak cell yang digunakan, maka hasil yang di dapat akan semakin akurat, tapi semua itu akan berpengaruh pada waktu perhitungan yang akan semakin lama .