Penggunaan ANSYS Fluent dalam Analisis Bidang Teknik Mesin

Penggunaan ANSYS Fluent dalam analisis bidang teknik mesin sangat luas, karena software ini sangat powerful untuk simulasi aliran fluida dan perpindahan panas. Berikut adalah beberapa contoh spesifik penggunaan Fluent di bidang teknik mesin:

 

🔧 1. Analisis Aliran Fluida (CFD)

Fluent digunakan untuk menganalisis Computational Fluid Dynamics (CFD), seperti:

• Aliran fluida dalam pipa atau saluran.
• Sistem HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning).
• Pompa, kipas, dan kompresor.
• Turbomachinery (turbin gas, turbin uap, dll).

🛠 Contoh: Menganalisis bagaimana fluida mengalir dalam manifold intake mesin mobil.

 

🔥 2. Perpindahan Panas

Menganalisis perpindahan panas konduksi, konveksi, dan radiasi:

• Pendinginan sistem elektronik.
• Heat exchanger.
• Proses pembakaran (misalnya di ruang bakar mesin).
• Sistem termal kendaraan.

🛠 Contoh: Menganalisis efisiensi pendinginan radiator mobil.

 

🌬 3. Sistem Pembakaran

Fluent mendukung model pembakaran kompleks untuk menganalisis:

• Ruang bakar mesin pembakaran dalam.
• Boiler dan furnace.
• Emisi dan efisiensi pembakaran bahan bakar.

🛠 Contoh: Menganalisis emisi NOx dari ruang bakar diesel.

 

💨 4. Aerodinamika

Digunakan untuk simulasi aerodinamika kendaraan:

• Mobil, pesawat, motor, dll.
• Drag, lift, dan distribusi tekanan di permukaan.
• Optimasi bentuk untuk efisiensi bahan bakar.

🛠 Contoh: Menganalisis hambatan angin pada bodi mobil balap.

 

⚙️ 5. Sistem Pendingin Mesin

Digunakan untuk mensimulasikan sistem pendinginan mesin:

• Aliran pendingin dalam jacket block.
• Efisiensi pendinginan oli mesin.
• Interaksi termal antara komponen mesin.

🛠 Contoh: Desain ulang jalur pendingin untuk menghindari overheat.

 

🔄 6. Analisis Multiphase

Menganalisis sistem dengan dua atau lebih fase fluida:

• Bubbles, droplets, slurry, dll.
• Pelumasan, bahan bakar-cair, atau oil mist dalam mesin.

🛠 Contoh: Menganalisis distribusi oli dalam sistem pelumasan mesin.

 

✈️ 7. Turbomachinery dan Blade Cooling

Fluent dapat digunakan untuk menganalisis:

• Aliran dalam blade turbin.
• Sistem pendinginan blade dengan aliran internal dan eksternal.

 

Berikut langkah-langkah Setup ANSYS Fluent untuk analisis fluida melibatkan beberapa langkah utama, mulai dari membuat geometri, meshing, setup fisik, sampai post-processing.

 

🛠️ LANGKAH-LANGKAH SETUP FLUENT UNTUK ANALISIS FLUIDA

1. Membuat Geometri (Geometry)

• Bisa dibuat di ANSYS DesignModeler, SpaceClaim, atau diimpor dari software CAD seperti SolidWorks.
• Pastikan geometri sudah representatif untuk sistem yang ingin dianalisis (misal: pipa, nozzle, duct, dll).
• Hapus detail kecil yang tidak penting (fillet, chamfer kecil) untuk mempercepat komputasi.

 

2. Meshing (Pembuatan Grid)

• Masuk ke ANSYS Meshing:
• Pilih metode meshing: struktur (structured), tidak berstruktur (unstructured), hexahedral, tetrahedral, dsb.
• Tentukan ukuran mesh yang cukup halus, terutama di dekat dinding (wall), inlet, outlet, dan area dengan gradien tinggi.
• Gunakan inflation layer untuk menangkap efek viskositas di dekat dinding (penting untuk aliran laminar/turbulen).

 

3. Setup di Fluent

Masuk ke ANSYS Fluent dan mulai konfigurasi:

a. General Settings

• Dimensi: 2D / 3D.
• Model: steady-state atau transient.
• Gravity: aktifkan jika analisis dipengaruhi oleh berat fluida (misal: natural convection).

b. Model Physics

• Viscous model: pilih aliran laminar atau turbulent (misalnya k-epsilon, k-omega SST, dll).
• Energy equation: aktifkan jika melibatkan perpindahan panas.
• Model tambahan jika perlu: multiphase, combustion, species transport.

c. Material

• Definisikan fluida yang digunakan (misal: air, air+uap, oli, dsb).
• Ubah properti jika perlu (densitas, viskositas, konduktivitas panas, dll).

d. Boundary Conditions

• Inlet: tentukan jenis inlet (velocity, mass flow, pressure), serta arah dan nilai aliran.
• Outlet: biasanya digunakan pressure outlet.
• Wall: tentukan roughness, slip/no-slip, temperatur dinding jika perlu.

e. Solver Settings

• Pilih solver: pressure-based (umum) atau density-based (untuk kecepatan tinggi/supersonik).
• Pilih skema numerik (First Order atau Second Order).
• Pilih algoritma pressure-velocity coupling: SIMPLE, SIMPLEC, PISO (tergantung kebutuhan).

 

4. Inisialisasi (Initialization)

• Gunakan Standard Initialization atau Hybrid Initialization.
• Inisialisasi dari inlet atau semua domain.

 

5. Running Simulation

• Atur jumlah iterasi (misal 500, 1000).
• Jalankan simulasi sambil perhatikan residuals dan parameter konvergensi (misal: kecepatan di outlet, tekanan, dsb).
• Pastikan konvergen: residuals turun di bawah 1e-3 atau 1e-6 tergantung kasus.

 

6. Post-Processing (Visualisasi Hasil)

• Gunakan Contours, Vectors, Streamlines:
• Distribusi tekanan, kecepatan, temperatur, dll.
• Dapat juga dilakukan surface integrals (misal: menghitung flow rate, tekanan rata-rata, dll).

 

📌 Tips Penting:

• Gunakan mesh independency test (uji sensitivitas mesh).
• Simpan hasil simulasi secara berkala.
• Jika simulasi lama, aktifkan autosave.
• Gunakan cut plane dan streamline untuk melihat pola aliran.