Aplikasi simulasi CFD melakukan analisis masalah sistem fluida dengan kalkulasi numerik berdasarkan struktur data. Kehadiran CFD memudahkan analisis masalah fluida yang melibatkan interaksi antar fase. Caranya dengan mengubah konsep fisika menjadi persamaan aljabar secara efisien.

Software untuk simulasi computational fluid dynamics melakukan kalkulasi untuk melihat interaksi fluida terhadap permukaan. Melalui komputer, Anda dapat melihat hasilnya secara akurat.

Proses Simulasi CFD

Pre-prosessing

Mulai terjadi ketika ada masalah aliran fluida yang diubah menjadi model komputer. Masalah tersebut dibuat hipotesis berdasarkan jenis alirannya. Kemudian, menetapkan batasan masalah yang akan diujikan.

Solving

Analisis CFD memakai perhitungan persamaan aliran fluida untuk mendapatkan solusi akurat dan cepat.

Post-processing

Hasil pengujian masih berupa visual. Setelah itu barulah dikemas dalam bentuk tabel, grafik, dan animasi.

Software untuk simulasi CFD

Pengamat fluida membutuhkan aplikasi untuk melakukan proses simulasi CFD. Autocad, Solidworks, dan Ansys merupakan software untuk simulasi computational fluid dynamic yang populer.

Hanya karena populer, bukan artinya selalu dipakai. Ada berbagai pertimbangan dibalik pemilihan software simulasi CFD. Fitur menjadi pertimbangan salah satu penting dalam memilih alat analisis fluida. 

Berikut ini adalah kumpulan software untuk simulasi CAD berdasarkan geekflare.com.

1. Autodesk CFD

Autodesk CFD merupakan simulasi CFD untuk memprediksi laju fluida secara realtime. Simulasi membantu peneliti, mahasiswa, dan engineer mengamati pergerakan fluida tanpa memakai sampel fisik.

Aplikasi ini memiliki fitur simulasi CFD seperti perbandingan desain untuk memahami perilaku fluida. Setelah pengamatan, Anda dapat mengatur distribusi tekanan untuk semua model perpindahan panas.

Jika Anda memakai Fusion 360, tautkan dengan Autodesk CFD untuk mendapatkan gambar CAD. Keuntungan lainnya ialah dapat memakai otomatisasi dan geometri mesh untuk menentukan ukuran mesh.

Melakukan simulasi kinerja komponen heatsink untuk memahami arah aliran dan sirkulasi dengan Autodesk CFD. Software ini sangat memungkinkan melakukan pencampuran skalar, pemodelan radiasi, dan kondensasi serta kelembaban.

2. SimScale

Simscale adalah aplikasi simulasi CFD untuk melakukan pengujian, validasi, dan mengamati desain secara visual. Aplikasi ini memunkinan semua proses dilakukan melalui website. Ini sangat menguntungkan bagi Anda yang tidak memiliki laptop high end.

Software ini berbasis GPU dengan memakai Metode Lattice-Boltzmann (LBM) untuk menawarkan akurasi tinggi. Serta berkolaborasi dengan Numeric Systems GmbH untuk membuat fitur ini siap pakai.

Aplikasi SimScale dapat melakukan pengujian dalam beberapa menit dan jam saja. Perangkat ini berjalan pada beberapa GPU secara paralel dengan turnover 20 sampai 30 kali lebih pendek.

Penggunaan aplikasi ini mencakup perancangan komponen pesawat terbang, sayap pesawat, saluran, dan katup. Dengan begitu, SimScale cocok untuk pengujian CFD di industri penebangan.

Kelebihan dari aplikasi ini mampu menyelesaikan persamaan aliran fluida kompleks dengan metode numerik. Selain itu, software ini mampu mendeteksi aliran laminar dan turbulen pada sistem fluida. 

Kemampuan tersembunyi SimScale ialah melakukan simulasi termal, pemodelan multifase dengan metode Volume Fluida. Serta memakai OpenFOAM untuk menganalisis dua fluida untuk industri maritim.

Tidak hanya fluida, gerakan benda padat dapat disimulasikan yang melibatkan 6 derajat kebebasan (Dof). Ini cocok untuk desain perpipaan dan kapal.

3. Ansys

Ansys ini menjadi salah satu tools simulasi CFD. Aplikasi ini menawarkan hasil akurat dengan komputasi tingkat tinggi yang sudah divalidasi.

Software yang intuitif dan canggih untuk kinerja produk sekaligus mengurangi waktu pengembangan. Serta memastikan minimnya kesalahan dan menawarkan berbagai inovasi untuk pengembangan produk berstandar industri. Contoh nyatanya adalah memantau simulasi efisiensi mesin pembakaran internal.

Ansys memiliki beberapa tipe, yaitu

• Ansys CFX untuk aplikasi turbomachinery
• Ansys Chemkin-Pro untuk pemodelan sistem reaksi kimia tingkat tinggi. 
• Ansys BladeModeler
• Ansys Rocky
• Ansys Vista TF
• Ansys TurboGrid
• Ansys Polyflow
• Ansys Model Fuel Library
• Ansys FENSAP-ICE
• Ansys EnSight
• Ansys Forte.

4. OpenFOAM

OpenFOAM adalah software CFD open source dan gratis dari OpenCFD. Perangkat ini memiliki basis pengguna di seluruh dunia mulai dari engineer, ilmuwan, akademisi, hingga pelaku usaha.

OpenFOAM menawarkan banyak fitur  untuk menyelesaikan sistem aliran fluida seperti reaksi kimia, perpindahan panas, turbulensi, sampai dengan mekanika padat, elektromagnetik, serta gelombang akustik. 

Karena aksesnya gratis, aplikasi yang rilis pada tahun 2004 memiliki komunitas aktif. Jadi, kamu tidak akan belajar secara sendirian.

Aplikasi OpenFOAM diuji oleh ESI-OpenCFD, spesialis independen dan mitra. Pengujian dilakukan secara ketat untuk menjamin kualitas simulasi CFC.

5. COMSOL

COMSOL dapat mensimulasikan dinamika fluida komputasional. Dengan ini, Anda dapat membangun model fenomena fisika dunia nyata. Fitur-fitur khususnya untuk simulasi aliran fluida berguna untuk alur kerja pembangunan model yang konsisten.

Jenis simulasi yang dapat Anda lakukan dengan perangkat lunak ini adalah:

• Aliran Laminar
• Aliran Turbulen
• Aliran Multifase
• Aliran Media Berpori

6. Simcenter

Simcenter CFD dari Siemens adalah software analisis CFD produk di dunia nyata. Alat analisis CFD ini menawarkan simulasi cepat yang melibatkan cairan, struktur, dan fisika terkait.

Aplikasi ini digunakan desainer, insinyur CFD, atau peneliti, perangkat lunak ini dapat membantu Anda menganalisis masalah aliran fluida yang kompleks.

Perangkat lunak ini juga dapat mensimulasikan masalah yang melibatkan mesh morphing dan overset meshing.

Anda dapat menggunakan fitur mesh bergerak untuk simulasi transien dan studi parametrik. Ini memudahkan untuk mengganti dan memposisikan ulang objek desan yang berbeda. Perangkat lunak Simcenter CFD menyediakan kemampuan pemodelan Lagrangian dan Eulerian untuk memenuhi kebutuhan simulasi.

Simulator teknik komersial pertama yang menyertakan fitur DEM dengan simulasi aliran numerik. Ini membantu Anda menganalisis bagaimana aliran turbulen berinteraksi dengan aliran reaksi.

Selain itu, Anda mendapatkan pustaka lengkap yang berisi model akurat untuk memprediksi sumber aeroakustik seperti model steady-state, DES/LES, dan model propagasi. Anda juga dapat menggunakan simulasi baterai untuk memvalidasi desain baterai Li-ion digital Anda.

7. Solidworks

Jika Anda adalah pengguna Solidworks, Anda dapat menggunakannya untuk menganalisa simulasi CFD. Perangkat lunak ini menangani masalah aliran fluida menggunakan analisis numerik untuk kinerja termal dan aliran fluida produk Anda.

Dengan menggunakan fitur pengoptimalan parametrik, Anda dapat mengotomatiskan proses analisis dan desain untuk menemukan iterasi desain dalam lingkungan. Alat-alat ini memungkinkan untuk mensimulasikan berbagai jenis gas dan cairan dalam berbagai skenario.

Aplikasi tipikalnya adalah manifold aliran, pendinginan elektronik, penukar panas, dan aerodinamika. Anda mendapatkan banyak alat analisis CFD untuk integrasi FEA, analisis sistem berputar, analisis aliran eksternal dan internal, modul pendinginan elektronik, dinamika permukaan bebas, studi partikel, dan modul HVAC.

Perangkat lunak CFD ini terintegrasi dengan Solidworks dan menggunakan antarmuka CAD untuk analisis. Perangkat lunak ini dapat mengenali volume fluida suatu desain tergantung pada jenis analisis secara otomatis. Manfaatkan penggabungan dinamis dengan penyempurnaan penggabungan otomatis untuk aktivitas cairan tinggi.

8. ParaView

ParaView adalah perangkat lunak analisis dan visualisasi data multiplatform dan sumber terbuka. Perangkat lunak ini memungkinkan Anda membuat visualisasi dengan menganalisis data dengan metode kualitatif dan kuantitatif.

Simulasi CFD ParaView memungkinkan Anda mempelajari gaya angkat, gaya hambat, aliran udara untuk meningkatkan efisiensi desain. Software ini mampu menganalisis kumpulan data dengan memori terdistribusi. Selain itu, Anda dapat melakukan eksplorasi data melalui program fitur pemrosesan batch.

Fleksibilitas membuatnya dapat dipakau di industri, universitas, dan laboratorium. Fleksibilitas ini membuatnya dapat diterapkan di berbagai industri, universitas, dan laboratorium nasional. 

Pertimbangan memilih aplikasi simulasi CFD

Ada berbagai pertimbangan dalam memilih aplikasi simulasi CFD.

Tujuan

Apakah software CFD yang Anda hugakan untuk tujuan umum atau mengerjakan proyek tertentu.

Fitur

Beberapa perangkat lunak menawarkan alur kerja fisika yang efisien untuk mengurangi waktu untuk mendapatkan hasil yang akurat

Sumber terbuka

Beberapa perangkat lunak bersifat sumber terbuka dan gratis

Integrasi CAD

Beberapa perangkat lunak terintegrasi dengan alat CAD

Kelebihan dalam simulasi CFD

Efisiensi

Menganalisis dan memecahkan analisis fluida secara manual memakan waktu lama. Namun, perangkat lunak analisis CFD dapat memecahkan analisis secara cepat dan akurat, sehingga menghemat waktu.  

Fleksibel

Anda dapat mengukur jumlah terbatas secara manual. amun, analisis CFD memungkinkan Anda mengukur secara bersamaan dengan resolusi tingg melalui komputasi. Ini membantu memindahkan desain Anda dengan cepat ke pengujian fisik dan manufaktur.

Memberi umpan balik

Insinyur dapat membuat desain dan menguji efisiensi sebelum konstruksi dengan bantuan analisis CFD. Ini memungkinkan Anda mengubah bentuk, struktur, ukuran, skala, dll. model Anda dengan mudah dalam perangkat lunak dan menyelesaikan yang paling efisien.

Dapat menyesuaikan kondisi lapangan

Aplikasi simulasi CFD dapat mencakup berbagai fenomena seperti gerakan angin, gravitasi, kecepatan cahaya, dll. Oleh karena itu, Anda dapat membuat desain simulasi terhadap kondisi tersebut.

Sumber

• Pathak, Amrita. “11 Best CFD Software Solutions to Boost Your Engineering Efficiency.” Geekflare, 14 Sept. 2021, geekflare.com/best-cfd-software/.
• Source Forge. “Best CFD Software.” Sourceforge.net, sourceforge.net/software/cfd/.