Apa itu Computational Fluid Dynamics (CFD)

Anggapan tersebut tidak sepenuhnya salah, namun hal itu hanyalah sebagian kecil dari dunia CFD yaitu pada saat pengambilan data akhir (post processing). Pada artikel ini kita akan membahas secara lebih mendalam “seni” computational fluid dynamics.

Tiga hukum dasar fluida (kekekalan massa, momentum dan energi) secara umum di ekspresikan dalam bentuk persamaan yang berbentuk persamaan integral atau diferensial parsial yang rumit dan sulit untuk diselesaikan secara analitis. Faktanya, algoritma komputer hanya dapat menyelesaikan persamaan-persamaan aljabar seperti pertambahan dan pengurangan. Dari masalah tersebutlah muncul ide untuk menguraikan persamaan-persamaan integral dan diferensial parsial tersebut menjadi persamaan-persamaan disktrit yang bisa diselesaikan oleh komputer.

Definisi: Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah seni untuk menggantikan persamaan-persamaan integral dan diferensial parsial menjadi persamaan aljabar diskrit, yang mana untuk kemudian dapat diselesaikan untuk memperoleh solusi berupa angka-angka nilai aliran pada titik-titik diskrit ruang dan waktu [1]

Bagi yang sudah sering “bermain” dengan persamaan integral dan diferensial, pasti memahami bagaimana persamaan ini sangat “mengintimidasi” bahkan untuk kasus yang sederhana sekalipun, misalkan aliran dalam pipa sederhana. Bisa anda bayangkan ketika aliran sederhana tersebut diberikan gangguan misalkan sebuah object di tengahnya. Persamaan akan menjadi sangat panjang untuk dijabarkan bahkan tidak mungkin untuk ditemukan solusinya.

Namun apakah dengan menguraikan persamaan tersebut menjadi persamaan aljabar akan mempermudah untuk menuju ke solusi? Jawabanya tidak, bahkan hal tersebut menjadi hal yang lebih mengintimidasi bagi “manusia”, persamaan akan menjadi sangat panjang dan berupa matriks yang kompleks. Namun kita harus ingat, meskipun komputer hanya dapat menyelesaikan persamaan aljabar, namun komputer memiliki kelebihan dibandingkan manusia, yaitu kecepatanya dalam menghitung sangatlah tinggi menjadikan kita mudah untuk memperoleh solusi aliran yang kompleks sekalipun dengan bantuan komputer.

Saat ini, perkembangan teknologi CFD banyak dimanfaatkan sebagai penghubung dunia eksperimen dan teori. CFD biasa digunakan untuk membantu mengintepretasikan dan memahami hasil teori dan eksperimen, begitu juga sebaliknya. Selain fungsi riset, alat CFD juga menjadi trend dalam dunia desain engineering karena kemudahan dan fleksibilitasnya untuk menemukan trend hubungan parameter satu dengan parameter lainya, sebagai contoh kasus desain impeller dengan variasi sudut dibawah ini: