Pernah bertanya-tanya bagaimana udara bergerak di dalam kabin mobil Anda? Teknologi Computational Fluid Dynamics (CFD) membuka jendela pemahaman kita tentang aliran udara, suhu, dan kualitas udara dalam ruang berkendara. Di era yang mengedepankan kesehatan dan kenyamanan, analisis CFD kabin mobil menjadi kunci desain kendaraan masa depan. Mari selami lebih dalam!

Apa Itu CFD dan Mengapa Vital untuk Kabin Mobil?

CFD (Computational Fluid Dynamics) adalah metode simulasi numerik untuk menganalisis perilaku aliran fluida (udara, air), perpindahan panas, dan fenomena terkait menggunakan persamaan matematika kompleks. Bayangkan CFD sebagai “terowongan angin digital” yang memprediksi bagaimana udara mengalir di sekitar dan di dalam kendaraan Anda tanpa perlu prototipe fisik.

Dalam konteks kabin mobil, CFD menjawab pertanyaan kritis:

• Bagaimana pola distribusi udara dari AC?

• Apakah partikel berbahaya (debu, virus, polutan) terperangkap di area tertentu?

• Bagaimana mengoptimalkan kenyamanan termal penumpang?

• Di mana menempatkan ventilasi untuk efisiensi maksimal?

Parameter Kunci dalam Analisis CFD Kabin Mobil

1. Air Changes per Hour (ACH):
ACH mengukur berapa kali udara dalam kabin diganti sepenuhnya dalam satu jam. Studi menemukan bahwa mobil pribadi rata-rata hanya mencapai 4.3 ACH, jauh di bawah standar pencegahan infeksi (12 ACH) yang direkomendasikan. Angka ini lebih rendah daripada bus (7.5 ACH) atau pesawat (8.5 ACH).

2. Pola Aliran Udara & Trajektori Aerosol:
CFD memetakan jalur udara dan partikel pernapasan (aerosol) di dalam kabin. Simulasi 3D menunjukkan bahwa posisi inlet/outlet AC dan penempatan penumpang sangat mempengaruhi penyebaran partikel. Mobil dengan jendela terbuka menunjukkan pengurangan signifikan dalam akumulasi aerosol.

3. Distribusi Suhu & Kelembaban:
CFD menganalisis variasi suhu antar zona kursi dan stratifikasi termal (perbedaan suhu antar level ketinggian). Desain ventilasi yang buruk bisa menyebabkan perbedaan suhu >3°C antara pengemudi dan penumpang belakang.

4. Konsentrasi CO₂:
Kadar CO₂ adalah indikator kualitas udara. CFD mensimulasikan akumulasi CO₂ dari pernapasan penumpang, terkait langsung dengan laju ventilasi. Studi menunjukkan konsentrasi CO₂ dalam bus bisa 2.5× lebih tinggi dari ambang aman saat ventilasi kurang.

Langkah Simulasi CFD untuk Kabin Mobil

Proses standar analisis CFD meliputi:

Geometri Cabin Mobil

1. Pre-processing:

   • Pembuatan geometri kabin 3D (CAD).

   • Pembuatan mesh.

   • Penentuan model fisika (aliran turbulen, perpindahan panas).

   • Setting material (udara, permukaan plastik/logam).

   • Penentuan boundary condition (laju udara inlet, suhu, tekanan outlet).

2. Solving:

   • Pemilihan model turbulen.

   • Setting iterasi dan kriteria konvergensi.

   • Running simulasi dengan komputer.

3. Post-processing:

   • Visualisasi pola aliran (garis arus, vektor kecepatan).

   • Plot distribusi suhu/tekanan.

   • Kuantifikasi parameter (ACH, koefisien drag,dll).

Visualisasi Distribusi Temperatur

Contoh Proses Iterasi Pada Solver CFD