Difference between revisions of "Kaniadyah"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
(→‎Tugas UAS)
 
(45 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 56: Line 56:
  
  
 +
== Quiz 1 ==
 +
 +
[[File:Quiz_1_keni.jpeg]]
 +
 +
 +
[[File:Quiz 1 keni 2.jpeg]]
  
 
== Abstrak Tugas Akhir ==
 
== Abstrak Tugas Akhir ==
Line 69: Line 75:
  
 
== Optimasi Kebutuhan Energi Manusia ==
 
== Optimasi Kebutuhan Energi Manusia ==
 +
 +
 +
Energi pada manusia bersumber dari makanan yang kita makan sehari-hari. Karbohidrat, protein dan lemak yang kita makan akan beraksi dengan oksigen sehingga terjadinya prose pembakaran atau oksidasi. proses ini akan menghasilkan zat akhir berupa  Adenosine TriPosphate  (ATP) yang akan diantarkan ke dalam setiap sel yang ada di tubuh kita dan akan diubah menjadi energi. agar dapat menjadi sumber energi, ATP akan diurai menjadi Adenosine DiPosphate (ADP), ADP ini akan menghasilkan 8 kkal/mol.
 +
 +
 +
'''Menghitung kebutuhan energi pada manusia'''
 +
 +
Jumlah energi harian manusia diperngaruhi oleh usia, berat badan, tinggi badan, gaya hidup, kesehatan, dan aktivitas fisik yang dilakukan. untuk mengetahui kebutuhan kalori manusia, sebelumnya diperlukan untuk mengetahu Basal Metabolic Rate (BMR) terlebih dahulu. Rumus BMR adalah
 +
 +
    BMR (Laki-laki) [kcal/ 24 jam] : 66.47 + (13.75 * berat [kg]) + (5.003 * tinggi [cm]) - (6.755 * umur [tahun])
 +
    BMR (Perempuan) [kcal/ 24 jam] : 655.1 + (9.563 * berat [kg]) + (1.85 * tinggi [cm]) - (4.676 * umur [tahun])
 +
 +
 +
Setelah menghitung besar BMR, hasilnya kemudian dikalikan dengan Level Aktivitas Fisik untuk memperoleh kebutuhan kalori harian atau total energy expenditure (TEE).
 +
 +
Level Aktivitas Fisik
 +
 +
- Tidak aktif: TEE = BMR x 1.2
 +
 +
- Cukup aktif, berolahraga 1-3 kali/minggu: TEE = BMR x 1.375
 +
 +
- Aktif, berolahraga 3-5 kali/minggu: TEE = BMR x 1.55
 +
 +
- Sangat aktif, berolahraga 6-7 kali/minggu: TEE = BMR x 1.725
 +
 +
 +
 +
'''Menghitung Energi yang dikeluarkan per kegiatan'''
 +
 +
Untuk menghitung energi yang dikeluarkan pada setiap kegiatan yang dilakukan, sebelumnya kegiatan dibagi menjadi kategori berikut agar dapat diketahui total energi yang dikeluarkan
 +
 +
1. Terlalu Berat > 12.5
 +
 +
2. Sangat Berat         10-12.5
 +
 +
3. Barat         7.5-10
 +
 +
4. Sedang         5-7.5
 +
 +
5. Ringan         2.5-5
 +
 +
6. Sangat Ringan < 2.5
 +
 +
 +
kemudian digunakan rumus sebagai berikut
 +
 +
    Kalori yang dikeluarkan : Lama kegiatan [menit] * Total energi yang dikeluarkan
 +
 +
 +
 +
'''Contoh'''
 +
 +
Seorang wanita ibu rumah tangga dengan berat badan idealnya adalah 60 kg, tinggi 150 cm berusia 40 tahun. Berpakah kebutuhan kalori basal dan kalori totalnya dengan asumsi jika sehari-harinya melakukan peekrjaan rumah tangga saja?
 +
 +
 +
Jawab:
 +
 +
BMR : 655.1 + (9.563 * 60 ) + (1.85 * 150 ) - (4.676 * 40 ) : 1319.34 kcal
 +
 +
jika perempuan tersebut melakukan rumah tangga, diasumsikan pekerjaan rumah tangga tergolong kegiatan berat dengan energi yang dikeluarkan 9, maka energi yang dikeluarkan wanita tersebut jika melakukan pekerjaan rumah tangga selama 4 jam adalah:
 +
 +
Kalori yang dikeluarkan : 240*9 : 2160 kcal
 +
 +
== '''Pertemuan 6''' : 6 Maret 2020 ==
 +
 +
Analisa dengan komputasi teknik dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan kompleks yang sulit untuk dilakukan secara manual. komputasi sendiri memiliki arti perilaku perhitungan matematis, tetapi untuk melakukan komputasi tidak bisa hanya dengan input saja lalu permasalahannya akan selesai. Perlu dilakukan kejelasan terhadap masalah yang ingin diselesaikan lalu dilakukan permodelan matematis sesuai dengan masalah yang ingin diselesaikankemudian baru akan didapatkan solusi dari masalah tersebut. Secara umum tahapan yang dilakukan adalah:
 +
 +
1. Initial Thinking: langkah awal yang dilakukan untuk menentukan perumusan masalah dan informasi yang dibutuhkan untuk mendapatkan solusi
 +
 +
2. Model matematis: proses ini dilakukan menuliskan sistem pembuatan solusi dengan bahasa dan konsep matematika. Model ini akan membantu untuk menjelaskan sistem dan efek dari komponen yang berbeda.
 +
 +
3. Proses Simulasi: pada tahap ini akan dilakukan running dari model matematis yang telah dibuat dan akan dicari kondisi optimum dari permasalahan tersebut.
 +
 +
4. Verifikasi dan validasi: langkah ini dilakukan proses pengecekan dari simulasi yang telah dilakukan, apakah ada kesalahan atau tidak. pengecekan bisa dilakukan dengan membandingkan antar hasi simulasi.
 +
 +
5. Solusi: setelah dilakukan verifikasi dan validasi akan didapatkan solusi dari permasalahan yang ada
 +
 +
 +
 +
== Tugas Ujian Tengah Semester ==
 +
 +
----
 +
 +
    '''Pertanyaan:'''
 +
    1. Silahkan setiap mhs membuat video presentasi hasil belajar setiap minggu (baik pengetahuan (konsep/teori) dan keterampilan (menggunakan komputasi teknik).
 +
    2. Membuat laporan hasil tugas optimasi kebutuhan energi manusia.
 +
    3. Menyiapkan draft paper project komputasi teknik.
 +
 +
 +
'''Jawaban'''
 +
 +
'''1. Video Presentasi'''
 +
 +
Bagian pertama
 +
 +
[[File:Keni UTS 1 resize.mp4]]
 +
 +
 +
Bagian kedua
 +
 +
[[File:Keni UTS 2.mp4]]
 +
 +
 +
untuk video yang High Defitinition dapat dilihat pada link berikut
 +
 +
bagian 1: https://youtu.be/l0ogl0-CWic
 +
 +
bagian 2: https://youtu.be/PSH7uFzXzp0
 +
 +
 +
'''2. Laporan Hasil Tugas Optimasi Kebutuhan Energi Manusia'''
 +
 +
Tugas optimasi kebutuhan energi manusia dikerjakan berdasarkan rumus yang terdapat pada
 +
 +
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Kaniadyah#Optimasi_Kebutuhan_Energi_Manusia
 +
 +
 +
Pertama dilakukan pencatatan terhadap kegiatan yang dilakukan tiap harinya. Kegiatan yang dicatat tidak dilakukan secara mendetail namun dapat menggambarkan kalori yang dikeluarkan perharinya. Pemcatata dilakukan mulai dari tanggal 16 Maret 2020 hingga 22 Maret 2020. Kemudian kegiatan dikategorikan dalam sangat ringan, ringan, sedang, berat, sangat berat atau terlalu berat dan dikira-kira angka energi yang dikeluarkan sesuai range tiap kategori. Berikut adalah kegiatan yang dilakukan per harinya:
 +
 +
[[File:Keni 16 maret.png]]
 +
 +
[[File:Keni_17_maret.png]]
 +
 +
 +
[[File:Keni_18_maret.png]]
 +
 +
 +
[[File:Keni_kamis_19.png]]
 +
 +
 +
[[File:Jumat_20_maret.png]]
 +
 +
 +
[[File:Sabtu_20_maret.png]]
 +
 +
 +
[[File:Keni_minggu_22_maret.png]]
 +
 +
 +
Kemudian dilakukan perhitungn pemakaian listrik selama 1 minggu dan ditambahkan dengan energi yang dikeluarkan. tiap energi yang digunakan per kiloWatt dikalikan dengan Rp 1500 untuk mengetahui biaya yang dikeluarkan.
 +
 +
[[File:Keni_Listrik.png]]
 +
 +
 +
[[File:Keni_total_energi.png]]
 +
 +
 +
Sehingga didapatkan grafik perbandingan antara energi dan listrik sebagai berikut:
 +
 +
 +
[[File:Keni_grafik_kalo.png]]
 +
 +
 +
 +
 +
'''3. Draft Paper Project Komputasi Teknik'''
 +
 +
Draft Project Komputasi Teknik dapat dilihat dibawah ini
 +
 +
[[File:Draft_Project_Komputasi_Teknik_page-0001.jpg]]
 +
 +
[[File:Keni_Draft_Project_Komputasi_Teknik_page-0002.jpg]]
 +
 +
[[File:Keni_Draft_Project_Komputasi_Teknik_page-0003.jpg]]
 +
 +
 +
----
 +
 +
 +
Demikian Jawaban dari Ujian Tengah Semester saya. Mohon maaf apabila ada kesalahan. Terimakasih
 +
 +
 +
 +
 +
== Draft Paper Project Komputasi Teknik ==
 +
 +
 +
'''Abstrak'''
 +
 +
 +
Listrik adalah kebutuhan yang penting bagi hidup manusia, listrik digunakan untuk memudahkan banyak aspek dalam kehidupan manusia. Namun sayangnya, belum semua bagian di Indonesia dapat menggunakan listrik sepenuhnya, kota Kupang hanya memiliki rasio elektrifikasi 48.2% pada tahun 2013, hal ini mengartikan bahwa ada 51.7% rumah tangga belum terpasoki listrik. Powership adalah kapal pembangkit listrik yang beroperasi di pesisir pantai. Kapal ini bermuatan generator pembangkit listrik dan listrik tersebut akan dialirkan menuju daratan menggunakan kabel, karena posisinya yang harus dekat daratan maka powership biasanya memiliki tinggi geladak yang rendah. Berat dari muatan pembangkit listrik juga akan menentukan ukuran utama dari powership agar powership dapat beroperasi dengan aman. Skripsi ini ditujukan untuk mengetahui rancangan kapal powership yang baik untuk perairan Nusa Tenggara Timur serta mengetahui nilai efisiensi dan ekonomi dari berbagai macam campuran udara-gas dari mesin dual fuel yang digunakan sebagai pembangkit listrik di perancangan ini. Perancangan dilakukan dengan studi literatur dan metode komparasi dengan kapal powership yang sudah ada untuk mendapatkan nilai-nilai untuk prarancangan kapal (ukuran utama, stabilitas, beban muatan), desain lines plan dan general arrangement. Nilai efisiensi dan ekonomi mesin dual fuel dilakukan dengan perhitungan rumus. Dilakukan juga analisa ketahanan lambung kapal pada perairan dangkal menggunakan metode finite volume dengan CFD pada program Ansys Fluent. Ukuran utama kapal powership yang dibuat adalah displacement 18692.326 ton dengan panjang keseluruhan 159.079 m, panjang antara perpendicular 152.717 m, lebar 18.715 m, tinggi 10.3973 m dan draft 7.4861 m. Kapal ini dapat mengangkut 10 buah mesin pembangkit listrik dual fuel dengan kapasitas mesin masing-masing 12 MW. Hal ini dikarenakan defisit daerah kupang NTT berdasarkan data rasio elektrifikasi tahun 2010 yang dikeluarkan oleh PLN adalah 120 MW. Semakin besar gas yang digunakan dalam mesin dual fuel maka akan memperkecil kecepatan putaran yang dibutuhkan mesin pada output maksimum. Pada output minimum, massa gas yang diinjeksikan tidak akan terlalu mempengaruhi, sehingga kecepatan putaran yang dibutuhkan tidak akan banyak berubah dan cenderung konstan pada masing-masing rasio Z. Untuk menghasilkan output maksimum dengan biaya yang minimum sebaiknya digunakan gas yang lebih banyak yang akan menyebabkan kecepatan putaran rendah.
 +
 +
 +
 +
 +
== Quiz 2 Komputasi Teknik ==
 +
 +
 +
'''Soal'''
 +
 +
[[File:keni_quiz_2_1.png | 500 px]]
 +
 +
Bandingkan Hasil perhitungan Numerical dan Exact pada kasus osilasi satu dimensi dengan menggunakan excel. Buat pembahasan mengenai intial thinking, permodelan, perhitungan numerik, verifikasi dan pemaknaan hasilnya.
 +
 +
 +
 +
'''Jawab'''
 +
 +
• Initial Thinking
 +
 +
Dari soal diketahui terdapat sebuah massa yang dihubungkan ke tembok melalui pegas. Ketika massa tersebut digerakan ke arah kanan sebesar x maka pada pegas akan terjadi simpangan sejauh delta x. jika saat ditarik ke kanan, tiba-tiba massa dilepaskan maka massa akan tertarik ke kiri dikarenakan ada gaya pegas, massa akan terus bergerak ke kanan dan kekiri sampai gaya pegas habis dan simpangannya menjadi nol atau kembali kepada posisi semula. Dikarenakan di posisi semula tidak ada pergerakan yang terjadi maka bisa kita katakan bahwa posisi semula ini adalah posisi equilibrium massa, atau ketika ketika x = 0 terjadi  gaya (F) = 0.
 +
 +
 +
 +
• Permodelan
 +
 +
 +
[[File:Keni_quiz_2_2.png | 500px]]
 +
 +
 +
Langkah selanjutnya adalah menggambarkan semua gaya yang terjadi pada sistem massa. Dari gambar dapat kita lihat bahwa pada bagian bawah massa terdapat roda yang membuat gaya gesek tidak terjadi (f = 0). Sehingga
 +
 +
[[File:keni-quiz_2_3.png|100px]]
 +
 +
k.x memiliki tanda negatif (-) karena mengarah ke kiri, dan a ( percepatan ) adalah turunan kedua dari jarak, sehingga kita dapat mengganti a dengan x ̈. Kemudian kita subtitusi k/m dengan ω^2.
 +
 +
[[File:keni-quiz-2-4.png|100px]]
 +
 +
Rumus diatas adalah second order differential equation, sehingga utnuk menyelesaikannya kita membutuhkan 2 kondisi awal (initial condition). Kondisi awal yang digunakan adalah jarak ketika t=0 atau x(0) dan kecepatan ketika t=0 atau x’(0).
 +
 +
[[File:Keni-quiz-2-4.png|100px]]
 +
 +
Sedangkan untuk perhitungan eksak kita dapat menggunakan rumus [[File:Keni-gambar1.jpg|300px]].
 +
 +
 +
 +
• Perhitungan Numerik
 +
Untuk perhitungan numerik, diguakan metode euler. Namun sebelum menggunakan metode ini, kita harus merubah terlebih dahulu x = u dan x’ = u’ = v, dan x''=a=v' sehingga
 +
 +
[[File:Keni-gambar2.jpg|100px]]
 +
 +
Lalu rumus tersebut diaplikasikan pada forward euler method,
 +
 +
[[File:Keni-gambar3.jpg|400px]]
 +
 +
 +
Rumus ini yang akan digunakan pada perhitungan excel, sehingga diapatkan hasil
 +
 +
[[File:Keni-gambar4.jpg|400px]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar5.jpg|400px]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar6.jpg|400px]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar7.jpg|400px]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar8.jpg|400px]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar9.jpg|400px]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar10.jpg|400px]]
 +
 +
 +
• Verifikasi
 +
Untuk pemverifikasian hasil perhitungan numerik, kita dapat melakukan perbandingan grafik hasil erhitungan numerik dan perhitungan eksak. Dari hasil yang ada di tabel 1 didapatkan grafik sebagia berikut
 +
 +
 +
[[File:Keni-gambar11.jpg|600px]]
 +
 +
 +
Dari grafik dapat dilihat bahwa antara grafik eksak dan numerik makin lama terjadi simpangan yang besar. Jika kita hitung error kedua perhitungan tersebut didapatkan error yang besar (>100). Simpangan ini dikarenakan semakin lama perhitungan dilakukan, semakin kecil juga nilai Δt yang dibutuhkan untuk mendapatkan error yang kecil, sehingga perlu dilakukan perbaikan atas rumus dasar yang digunakan dengan mengubah [[File:Keni-gambar12.jpg|25px]] dengan [[File:Keni-gambar13.jpg|25px]]. Hal ini dimaksudkan agar nilai yang dihasilkan dapat menjadi sejajar, bukan menambahkan (memperbesar) nilai seperti di perhitungan sebelumnya.
 +
 +
 +
[[File:Keni-gambar14.jpg|400px]]
 +
 +
 +
[[File:Keni-gambar15.jpg]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar16.jpg]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar17.jpg]]
 +
 +
[[File:Keni-gambar18.jpg]]
 +
 +
 +
[[File:Keni-gambar19.jpg|600px]]
 +
 +
 +
 +
• Pemaknaan Hasil
 +
Dari perbandingan grafik dengan metode numerik yang pertama dan metode numerik kedua (revisi numerik) dapat dilihat bahwa simpangan besar terjadi semakin lama perhitungan dilakukan, semakin kecil juga nilai Δt yang dibutuhkan, sehingga nilai [[File:Keni-gambar12.jpg|25px]] diubah menjadi [[File:Keni-gambar13.jpg|30px]] agar mendapatkan nilai [[File:Keni-gambar20.jpg|20px]] yang lebih kecil.
 +
 +
 +
 +
== User Define Function ==
 +
 +
User Define Function (UDF) adalah salah satu fitur pada Ansys agar pengguna dapat menambahkan fungsi tambahan untuk meningkatkan kemampuan solver. fungsi yang ditambahkan ditulis pada bahasa c (myudf.c). Beberapa tujuan penambahan  UDF adalah:
 +
 +
• penyesuaian kondisi batas, definisi properti material, laju reaksi permukaan dan volume, dll.
 +
 +
• penyesuaian nilai yang dihitung per iterasi
 +
 +
• inisialisasi solusi
 +
 +
• eksekusi pada akhir iterasi, saat keluar dari ANSYS FLUENT, atau saat memuat perpustakaan UDF yang dikompilasi
 +
 +
• peningkatan postprocessing
 +
 +
• peningkatan model ANSYS FLUENT yang sudah ada (mis. model campuran multifase, mengatur model radiasi, dll)
 +
 +
 +
file sumber bahasa c yang berisi fungsi udf dapat ditafsirkan (interpreted) atau dikompilasi (compiled) pada solver fluent. perbedaannya adalah dalam penafsiran (intrepeted), file sumber yang ditafsirkan akan dimuat langsung saat runtime dalam proses satu langkah. sedangkan untuk UDF yang dikompilasi, prosesnya melibatkan dua langkah terpisah. pertama-tama library akan dibangun dan kemudian dimuat pada fluent. proses kompilasi disarankan untuk mendapatkan hasil perhitungan yang lebih dinamis. sedangkan penafsiran disarankan jika tidak memungkinkan untuk proses running yang lebih berat.
 +
 +
 +
 +
 +
== Tugas UAS ==
 +
 +
 +
'''Soal:'''
 +
Soal ini mengenai pemodelan dinamika gerakan sebuah kendaraan mobil. Umumnya spesifikasi sebuah mobil dilengkapi dengan data Berat total, Daya dan Torsi pada putaran mesin tertentu serta koefisien hambatan aerodinamis. Kembangkanlah sebuah model komputasi teknik untuk menentukan waktu yang diperlukan sebuah mobil spesikasi yg diberikan untuk bergerak mencapai kecepatan penuh dari keaadaan diam. Gunakan prosedur komputasi teknik (analisis awal (masalah), penentuan model matematis dinamika gerakan mobil lengkap dgn gaya gesekan dan hambatan aerodinamis (dengan asumsi-asumsi yang dijelaskan), langkah-langkah/algoritma penyelesaian numerik (menggunakan salah satu metoda: Runga Kutta, Finite diferrence atau finite elemen atau metoda numerik lainnya dan gunakan komputer untuk menghitung waktu yg diperlukan (top speed) pada berbagai spesifikasi mobil menggunakan algoritma tersebut.
 +
 +
 +
'''Jawab'''
 +
 +
'''• Initial thinking'''
 +
 +
Diketahui terdapat sebuah mobil yang akan melaju dan dibutuhkan perhitungan waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan kecepatan. Berikut adalah spesifikasi mobil tersebut:
 +
o Mobil = Cheverolet Malibu
 +
o Daya = 160 Hp
 +
o Torsi = 250 Nm
 +
o P x L x T = 4.923 x 1.854 x 1.463 m
 +
o A = 9.127 m2
 +
o Massa = 1418 kg
 +
o Radius Roda = 0.326 m
 +
o Coefficient Of Drag = 0,35
 +
 +
'''
 +
• Permodelan'''
 +
 +
[[File:Uas-keni11.jpg|500px]]
 +
 +
Dari gambar 1 diketahui bahwa terjadi gaya pada roda yang dipengaruhi oleh Torsi roda. Besar gaya pada roda adalah sebagai berikut:
 +
 +
[[File:Uas-keni1.jpg|300px]]
 +
 +
Dari arah depan mobil terjadi gaya dengan arah sebaliknya yang disebabkan oleh dorongan udara berupa gara drag. Dengan ρ_udara= 1.164 kg/m^3, maka
 +
 +
[[File:Uas-keni2.jpg|600px]]
 +
 +
Sehingga total gaya pada sumbu x adalah
 +
 +
[[File:Uas-keni3.jpg|300px]]
 +
 +
 +
• Perhitungan manual dengan menggunakan excel
 +
 +
Metode perhitungan yang akan digunakan adalah metode runge-kutta. Dengan kondisi awal
 +
 +
[[File:Uas-keni4.jpg|500px]]
 +
 +
[[File:Uas-keni5.jpg]]
 +
 +
[[File:Uas-keni6.jpg]]
 +
 +
[[File:Uas-keni7.jpg]]
 +
 +
[[File:Uas-keni8.jpg]]
 +
 +
[[File:Uas-keni9.jpg]]
 +
 +
'''
 +
 +
• Perhitungan dengan menggunakan matlab'''
 +
 +
Berikut adalah algoritma yang dituliskan pada Matlab
 +
 +
function velocity ()
 +
clear all;
 +
 +
%timestep
 +
dt= 1;
 +
 +
%Initial Condition
 +
y (1) = 0;
 +
x (1) = 0;
 +
v0 = 0;
 +
 +
%Range-Kutta 4th Order
 +
%Initial Condition
 +
v (1) = v0;
 +
t (1) = 0;
 +
n = 1;
 +
 +
%solve until 50 seconds
 +
while t < 200
 +
t(n+1) = t(n)+dt;
 +
 +
%RK4 weight Average
 +
k1 = f(v(n),t(n));
 +
k2 = f(v(n) + k1*dt/2, t(n) + dt/2);
 +
k3 = f(v(n) + k2*dt/2, t(n) + dt/2);
 +
k4 = f(v(n) + k3*dt, t(n) + dt);
 +
 +
phi = (1/6) * (k1 +2*k2 +2*k3 +k4); %Sum of RK4 Averages
 +
 +
%Next Velocity
 +
v(n+1) = v(n) + phi*dt;
 +
n = n +1;
 +
 +
end
 +
 +
%Plot Velocity vs time
 +
plot(t,v, 'b-', 'LineWidth', 2)
 +
hold on
 +
 +
end
 +
 +
%Equation of Motion
 +
function vdot = f(v, t)
 +
  %Set Constants
 +
  T = 250;          % RPM
 +
  r = 0.326;        % tire diameter in m
 +
  M = 1418;        % Mass in Kg
 +
  rho = 1.164;      % Air Density in kg/m^3
 +
  A = 9.127;        % Drag Area in m^2
 +
  cd = 0.35;        % Coefficient drag of generic car
 +
 
 +
    %Force in wheel
 +
    Froda = T/r
 +
   
 +
    %Drag Force
 +
    Fdrag = 0.5*cd*rho*A*v^2;
 +
 +
    %%Equation of motion in respect to dv/dt
 +
    vdot = (1/M)*(Froda*t - Fdrag);
 +
end
 +
 +
 +
'''
 +
• Perbandingan hasil perhitungan excel dan matlab'''
 +
 +
[[File:Uas-keni10.jpg|700px]]
 +
 +
Gambar 2 menunjukan hasil perhitungan dengan menggunakan matlab serta excel. Dapat dilihat bahwa grafik memiliki bentuk yang sama, sehingga bisa disimpulkan bahwa hasil perhitungan baik menggunakan matlab dan excel bisa mendukung satu sama lain.
 +
Dari grafik dapat dilihat bahwa pada detik ke 200 kecepatan mobil mencapai 287 m/s jika percepatan mobil tetap konstan dari detik 1 hingga 200. Kecepatan mobil juga mengalami kenaikan yang signifikan di detik 1 hingga 25 lalu malandai di detik >25.
 +
 +
'''
 +
• Daftar Pustaka'''
 +
 +
Chevrolet Malibu - 2019. (2019). Retrieved June 10, 2020, from https://media.chevrolet.com/media/us/en/chevrolet/vehicles/malibu/2019.tab1.html
 +
 +
 +
File word dari tugas ini dapat dilihat pada link berikut [https://drive.google.com/file/d/1vuz_8g-oyFN5fo_8GnCDD3H4SUfeJMh1/view?usp=sharing]

Latest revision as of 19:24, 10 June 2020


Biodata

KaniaDyah.jpg


Nama :Kania Dyah Nastiti

NPM  :1806214443

Jurusan :Teknik Mesin - Konversi Energi



Pertemuan 1 : 3 Februari 2020

Pada pertemuan pertama Komputasi Teknik, Pak DAI menerangkan tentang tujuan pembelajaran Komputasi Teknik adalah untuk memahami konsep-konsep dan prinsip dalam pelajaran Komputasi Teknik dan fisika. Konsep-konsep yang dipelajari dalam Komputasi Teknik ada banyak, salah satunya: konsep literasi, konsep error, konvergen, presision, metode pencarian pola data dan lainnya. Konsep-konsep ini dekat kaitannya dengan numerikal method. Selain itu, mampu menerapkan pemahaman Komputasi teknik dan menyelesaikan permasalahan sehari-hari. Dalam teknik, Komputasi teknik membantu sekali dalam melakukan perhitungan matematika yang rumit dan banyak, sehingga dapat mempersingkat proses dan waktu perhitungan.


Pak DAI juga menyampaikan bahwa hal penting yang dilakukan sebagai individu adalah Muhasabah (introspeksi), agar individu tersebut dapat menjalankan hari esok dengan lebih baik dari hari kemarin. Muhasabah (introspeksi) juga penting agar dapat mengetahui kemampuan individu tersebut, dalam mempelajari skill/perkuliahan/lainnya dan dapat dinilai apakah meningkat, stagnan atau menurun.


Kemampuan saya dalam komputasi teknik

Saya adalah lulusan S1 Teknik Perkapalan. Pada masa perkuliah S1 saya banyak memakai software desain seperti Maxsurf dan AutoCAD serta MIcrosoft Excel untuk melakukan perhitungan. Kemampuan saya dalam komputasi teknik masih dasar sekali, karena saya baru mempelajari Software Matlab dan CFD Fluent semester lalu. Saya lebih memiliki pengalaman dalam software desain (gambar) baik gambar keteknikan maupun desain grafis karena saya memiliki minat yang besar dalam menggambar serta kuliah saya yang terdahulu lebih banyak menggambar. Saya harus mempelajari lebih dalam mengenai matematika karena saya merasa saya masih agak kurang dalam matematika.



Pertemuan 2 : 10 Februari 2020

Sinopsis Tugas Akhir

Tugas Akhir saya berjudul Perancangan Kapal Pembangkit Listrik untuk Daerah Kupang, Nusa Tenggara Timur. Pada Tugas Akhir ini saya membahas tentang perancangan kapal powership untuk mengatasi defisit listrik pada daerah Kupang, Nusa Tenggara Timur. Powership adalah kapal yang bertugas untuk mensuplai listrik ke daratan. Daerah tujuan dari tugas akhir ini adalah Kota Kupang di Nusa Teggara Timur, maka dari itu sebelum melakukan perancangan saya mencari terlebih dahulu jumlah defisit listrik dan kedalaman air pesisir Kupang. Perancangan dilakukan dengan data-data yang berasal dari literatur. Nilai-nilai yang dicari adalah ukuran utama kapal, stabilitas dan beban muatan, nilai efisiensi dan ekonomi mesin dual fuel. Mesin Dual Fuel adalah mesin yang menggunakan dua bahan bakar sekaligus, yaitu LNG / CNG dan solar. Kenuntungan dari mesin dual fuel adalah emisi rendah serta dapat dioperasikan pada kompresi tinggi. kehematan operasional mesin dual fuel juga salah satu faktor yang mempertimbangkan pemilihan mesin ini sebagai sumber listrik di powership. Setelah dilakukan perhitungan, dilakukan pembuatan gambar Lines Plan dan General Arrangement Powership.


Komputasi Teknik yang diterapkan pada pelaksanaan Tugas Akhir

Prinsip Komputasi Teknik yang diterapkan pada pelaksanaan tugas akhir adalah perhitungan perancangan dengan menggunkana microsoft excel dan perancangan gambar yang menggunakan software AutoCAD dan maxsurf. Berikut adalah gambar Lines Plan dan General Arrangement dari perancangan Powership di Tugas Akhir saya.

Linesplan-kania.png

Gambar 1. Lines Plan Powership

GA-kania.png

Gambar 2. General Arrangement Powership


Quiz 1

Quiz 1 keni.jpeg


Quiz 1 keni 2.jpeg

Abstrak Tugas Akhir

Judul Skripsi: Perancangan Kapal Pembangkit Listrik untuk Daerah Kupang, Nusa Tenggara Timur


Abstrak

Listrik adalah kebutuhan yang penting bagi hidup manusia, listrik digunakan untuk memudahkan banyak aspek dalam kehidupan manusia. Namun sayangnya, belum semua bagian di Indonesia dapat menggunakan listrik sepenuhnya, kota Kupang hanya memiliki rasio elektrifikasi 48.2% pada tahun 2013, hal ini mengartikan bahwa ada 51.7% rumah tangga belum terpasoki listrik. Powership adalah kapal pembangkit listrik yang beroperasi di pesisir pantai. Kapal ini bermuatan generator pembangkit listrik dan listrik tersebut akan dialirkan menuju daratan menggunakan kabel, karena posisinya yang harus dekat daratan maka powership biasanya memiliki tinggi geladak yang rendah. Berat dari muatan pembangkit listrik juga akan menentukan ukuran utama dari powership agar powership dapat beroperasi dengan aman. Skripsi ini ditujukan untuk mengetahui rancangan kapal powership yang baik untuk perairan Nusa Tenggara Timur serta mengetahui nilai efisiensi dan ekonomi dari berbagai macam campuran udara-gas dari mesin dual fuel yang digunakan sebagai pembangkit listrik di perancangan ini. Perancangan dilakukan dengan studi literatur dan metode komparasi dengan kapal powership yang sudah ada untuk mendapatkan nilai-nilai untuk prarancangan kapal (ukuran utama, stabilitas, beban muatan), desain lines plan dan general arrangement. Nilai efisiensi dan ekonomi mesin dual fuel dilakukan dengan perhitungan rumus. Dilakukan juga analisa ketahanan lambung kapal pada perairan dangkal menggunakan metode finite volume dengan CFD pada program Ansys Fluent. Ukuran utama kapal powership yang dibuat adalah displacement 18692.326 ton dengan panjang keseluruhan 159.079 m, panjang antara perpendicular 152.717 m, lebar 18.715 m, tinggi 10.3973 m dan draft 7.4861 m. Kapal ini dapat mengangkut 10 buah mesin pembangkit listrik dual fuel dengan kapasitas mesin masing-masing 12 MW. Hal ini dikarenakan defisit daerah kupang NTT berdasarkan data rasio elektrifikasi tahun 2010 yang dikeluarkan oleh PLN adalah 120 MW. Semakin besar gas yang digunakan dalam mesin dual fuel maka akan memperkecil kecepatan putaran yang dibutuhkan mesin pada output maksimum. Pada output minimum, massa gas yang diinjeksikan tidak akan terlalu mempengaruhi, sehingga kecepatan putaran yang dibutuhkan tidak akan banyak berubah dan cenderung konstan pada masing-masing rasio Z. Untuk menghasilkan output maksimum dengan biaya yang minimum sebaiknya digunakan gas yang lebih banyak yang akan menyebabkan kecepatan putaran rendah.


Optimasi Kebutuhan Energi Manusia

Energi pada manusia bersumber dari makanan yang kita makan sehari-hari. Karbohidrat, protein dan lemak yang kita makan akan beraksi dengan oksigen sehingga terjadinya prose pembakaran atau oksidasi. proses ini akan menghasilkan zat akhir berupa Adenosine TriPosphate (ATP) yang akan diantarkan ke dalam setiap sel yang ada di tubuh kita dan akan diubah menjadi energi. agar dapat menjadi sumber energi, ATP akan diurai menjadi Adenosine DiPosphate (ADP), ADP ini akan menghasilkan 8 kkal/mol.


Menghitung kebutuhan energi pada manusia

Jumlah energi harian manusia diperngaruhi oleh usia, berat badan, tinggi badan, gaya hidup, kesehatan, dan aktivitas fisik yang dilakukan. untuk mengetahui kebutuhan kalori manusia, sebelumnya diperlukan untuk mengetahu Basal Metabolic Rate (BMR) terlebih dahulu. Rumus BMR adalah 

   BMR (Laki-laki) [kcal/ 24 jam] : 66.47 + (13.75 * berat [kg]) + (5.003 * tinggi [cm]) - (6.755 * umur [tahun])
   BMR (Perempuan) [kcal/ 24 jam] : 655.1 + (9.563 * berat [kg]) + (1.85 * tinggi [cm]) - (4.676 * umur [tahun])


Setelah menghitung besar BMR, hasilnya kemudian dikalikan dengan Level Aktivitas Fisik untuk memperoleh kebutuhan kalori harian atau total energy expenditure (TEE).

Level Aktivitas Fisik

- Tidak aktif: TEE = BMR x 1.2

- Cukup aktif, berolahraga 1-3 kali/minggu: TEE = BMR x 1.375

- Aktif, berolahraga 3-5 kali/minggu: TEE = BMR x 1.55

- Sangat aktif, berolahraga 6-7 kali/minggu: TEE = BMR x 1.725


Menghitung Energi yang dikeluarkan per kegiatan

Untuk menghitung energi yang dikeluarkan pada setiap kegiatan yang dilakukan, sebelumnya kegiatan dibagi menjadi kategori berikut agar dapat diketahui total energi yang dikeluarkan

1. Terlalu Berat > 12.5

2. Sangat Berat 10-12.5

3. Barat 7.5-10

4. Sedang 5-7.5

5. Ringan 2.5-5

6. Sangat Ringan < 2.5


kemudian digunakan rumus sebagai berikut 

   Kalori yang dikeluarkan : Lama kegiatan [menit] * Total energi yang dikeluarkan


Contoh

Seorang wanita ibu rumah tangga dengan berat badan idealnya adalah 60 kg, tinggi 150 cm berusia 40 tahun. Berpakah kebutuhan kalori basal dan kalori totalnya dengan asumsi jika sehari-harinya melakukan peekrjaan rumah tangga saja?


Jawab:

BMR : 655.1 + (9.563 * 60 ) + (1.85 * 150 ) - (4.676 * 40 ) : 1319.34 kcal

jika perempuan tersebut melakukan rumah tangga, diasumsikan pekerjaan rumah tangga tergolong kegiatan berat dengan energi yang dikeluarkan 9, maka energi yang dikeluarkan wanita tersebut jika melakukan pekerjaan rumah tangga selama 4 jam adalah:

Kalori yang dikeluarkan : 240*9 : 2160 kcal

Pertemuan 6 : 6 Maret 2020

Analisa dengan komputasi teknik dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan kompleks yang sulit untuk dilakukan secara manual. komputasi sendiri memiliki arti perilaku perhitungan matematis, tetapi untuk melakukan komputasi tidak bisa hanya dengan input saja lalu permasalahannya akan selesai. Perlu dilakukan kejelasan terhadap masalah yang ingin diselesaikan lalu dilakukan permodelan matematis sesuai dengan masalah yang ingin diselesaikankemudian baru akan didapatkan solusi dari masalah tersebut. Secara umum tahapan yang dilakukan adalah:

1. Initial Thinking: langkah awal yang dilakukan untuk menentukan perumusan masalah dan informasi yang dibutuhkan untuk mendapatkan solusi

2. Model matematis: proses ini dilakukan menuliskan sistem pembuatan solusi dengan bahasa dan konsep matematika. Model ini akan membantu untuk menjelaskan sistem dan efek dari komponen yang berbeda.

3. Proses Simulasi: pada tahap ini akan dilakukan running dari model matematis yang telah dibuat dan akan dicari kondisi optimum dari permasalahan tersebut.

4. Verifikasi dan validasi: langkah ini dilakukan proses pengecekan dari simulasi yang telah dilakukan, apakah ada kesalahan atau tidak. pengecekan bisa dilakukan dengan membandingkan antar hasi simulasi.

5. Solusi: setelah dilakukan verifikasi dan validasi akan didapatkan solusi dari permasalahan yang ada


Tugas Ujian Tengah Semester

   Pertanyaan:
   1. Silahkan setiap mhs membuat video presentasi hasil belajar setiap minggu (baik pengetahuan (konsep/teori) dan keterampilan (menggunakan komputasi teknik).
   2. Membuat laporan hasil tugas optimasi kebutuhan energi manusia.
   3. Menyiapkan draft paper project komputasi teknik.


Jawaban

1. Video Presentasi

Bagian pertama


Bagian kedua


untuk video yang High Defitinition dapat dilihat pada link berikut

bagian 1: https://youtu.be/l0ogl0-CWic

bagian 2: https://youtu.be/PSH7uFzXzp0


2. Laporan Hasil Tugas Optimasi Kebutuhan Energi Manusia

Tugas optimasi kebutuhan energi manusia dikerjakan berdasarkan rumus yang terdapat pada

http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Kaniadyah#Optimasi_Kebutuhan_Energi_Manusia


Pertama dilakukan pencatatan terhadap kegiatan yang dilakukan tiap harinya. Kegiatan yang dicatat tidak dilakukan secara mendetail namun dapat menggambarkan kalori yang dikeluarkan perharinya. Pemcatata dilakukan mulai dari tanggal 16 Maret 2020 hingga 22 Maret 2020. Kemudian kegiatan dikategorikan dalam sangat ringan, ringan, sedang, berat, sangat berat atau terlalu berat dan dikira-kira angka energi yang dikeluarkan sesuai range tiap kategori. Berikut adalah kegiatan yang dilakukan per harinya:

Keni 16 maret.png

Keni 17 maret.png


Keni 18 maret.png


Keni kamis 19.png


Jumat 20 maret.png


Sabtu 20 maret.png


Keni minggu 22 maret.png


Kemudian dilakukan perhitungn pemakaian listrik selama 1 minggu dan ditambahkan dengan energi yang dikeluarkan. tiap energi yang digunakan per kiloWatt dikalikan dengan Rp 1500 untuk mengetahui biaya yang dikeluarkan.

Keni Listrik.png


Keni total energi.png


Sehingga didapatkan grafik perbandingan antara energi dan listrik sebagai berikut:


Keni grafik kalo.png



3. Draft Paper Project Komputasi Teknik

Draft Project Komputasi Teknik dapat dilihat dibawah ini

Draft Project Komputasi Teknik page-0001.jpg

Keni Draft Project Komputasi Teknik page-0002.jpg

Keni Draft Project Komputasi Teknik page-0003.jpg



Demikian Jawaban dari Ujian Tengah Semester saya. Mohon maaf apabila ada kesalahan. Terimakasih



Draft Paper Project Komputasi Teknik

Abstrak


Listrik adalah kebutuhan yang penting bagi hidup manusia, listrik digunakan untuk memudahkan banyak aspek dalam kehidupan manusia. Namun sayangnya, belum semua bagian di Indonesia dapat menggunakan listrik sepenuhnya, kota Kupang hanya memiliki rasio elektrifikasi 48.2% pada tahun 2013, hal ini mengartikan bahwa ada 51.7% rumah tangga belum terpasoki listrik. Powership adalah kapal pembangkit listrik yang beroperasi di pesisir pantai. Kapal ini bermuatan generator pembangkit listrik dan listrik tersebut akan dialirkan menuju daratan menggunakan kabel, karena posisinya yang harus dekat daratan maka powership biasanya memiliki tinggi geladak yang rendah. Berat dari muatan pembangkit listrik juga akan menentukan ukuran utama dari powership agar powership dapat beroperasi dengan aman. Skripsi ini ditujukan untuk mengetahui rancangan kapal powership yang baik untuk perairan Nusa Tenggara Timur serta mengetahui nilai efisiensi dan ekonomi dari berbagai macam campuran udara-gas dari mesin dual fuel yang digunakan sebagai pembangkit listrik di perancangan ini. Perancangan dilakukan dengan studi literatur dan metode komparasi dengan kapal powership yang sudah ada untuk mendapatkan nilai-nilai untuk prarancangan kapal (ukuran utama, stabilitas, beban muatan), desain lines plan dan general arrangement. Nilai efisiensi dan ekonomi mesin dual fuel dilakukan dengan perhitungan rumus. Dilakukan juga analisa ketahanan lambung kapal pada perairan dangkal menggunakan metode finite volume dengan CFD pada program Ansys Fluent. Ukuran utama kapal powership yang dibuat adalah displacement 18692.326 ton dengan panjang keseluruhan 159.079 m, panjang antara perpendicular 152.717 m, lebar 18.715 m, tinggi 10.3973 m dan draft 7.4861 m. Kapal ini dapat mengangkut 10 buah mesin pembangkit listrik dual fuel dengan kapasitas mesin masing-masing 12 MW. Hal ini dikarenakan defisit daerah kupang NTT berdasarkan data rasio elektrifikasi tahun 2010 yang dikeluarkan oleh PLN adalah 120 MW. Semakin besar gas yang digunakan dalam mesin dual fuel maka akan memperkecil kecepatan putaran yang dibutuhkan mesin pada output maksimum. Pada output minimum, massa gas yang diinjeksikan tidak akan terlalu mempengaruhi, sehingga kecepatan putaran yang dibutuhkan tidak akan banyak berubah dan cenderung konstan pada masing-masing rasio Z. Untuk menghasilkan output maksimum dengan biaya yang minimum sebaiknya digunakan gas yang lebih banyak yang akan menyebabkan kecepatan putaran rendah.



Quiz 2 Komputasi Teknik

Soal

Keni quiz 2 1.png

Bandingkan Hasil perhitungan Numerical dan Exact pada kasus osilasi satu dimensi dengan menggunakan excel. Buat pembahasan mengenai intial thinking, permodelan, perhitungan numerik, verifikasi dan pemaknaan hasilnya.


Jawab

• Initial Thinking

Dari soal diketahui terdapat sebuah massa yang dihubungkan ke tembok melalui pegas. Ketika massa tersebut digerakan ke arah kanan sebesar x maka pada pegas akan terjadi simpangan sejauh delta x. jika saat ditarik ke kanan, tiba-tiba massa dilepaskan maka massa akan tertarik ke kiri dikarenakan ada gaya pegas, massa akan terus bergerak ke kanan dan kekiri sampai gaya pegas habis dan simpangannya menjadi nol atau kembali kepada posisi semula. Dikarenakan di posisi semula tidak ada pergerakan yang terjadi maka bisa kita katakan bahwa posisi semula ini adalah posisi equilibrium massa, atau ketika ketika x = 0 terjadi gaya (F) = 0.


• Permodelan


Keni quiz 2 2.png


Langkah selanjutnya adalah menggambarkan semua gaya yang terjadi pada sistem massa. Dari gambar dapat kita lihat bahwa pada bagian bawah massa terdapat roda yang membuat gaya gesek tidak terjadi (f = 0). Sehingga

Keni-quiz 2 3.png

k.x memiliki tanda negatif (-) karena mengarah ke kiri, dan a ( percepatan ) adalah turunan kedua dari jarak, sehingga kita dapat mengganti a dengan x ̈. Kemudian kita subtitusi k/m dengan ω^2.

Keni-quiz-2-4.png

Rumus diatas adalah second order differential equation, sehingga utnuk menyelesaikannya kita membutuhkan 2 kondisi awal (initial condition). Kondisi awal yang digunakan adalah jarak ketika t=0 atau x(0) dan kecepatan ketika t=0 atau x’(0).

Keni-quiz-2-4.png

Sedangkan untuk perhitungan eksak kita dapat menggunakan rumus Keni-gambar1.jpg.


• Perhitungan Numerik Untuk perhitungan numerik, diguakan metode euler. Namun sebelum menggunakan metode ini, kita harus merubah terlebih dahulu x = u dan x’ = u’ = v, dan x=a=v' sehingga

Keni-gambar2.jpg

Lalu rumus tersebut diaplikasikan pada forward euler method,

Keni-gambar3.jpg


Rumus ini yang akan digunakan pada perhitungan excel, sehingga diapatkan hasil

Keni-gambar4.jpg

Keni-gambar5.jpg

Keni-gambar6.jpg

Keni-gambar7.jpg

Keni-gambar8.jpg

Keni-gambar9.jpg

Keni-gambar10.jpg


• Verifikasi Untuk pemverifikasian hasil perhitungan numerik, kita dapat melakukan perbandingan grafik hasil erhitungan numerik dan perhitungan eksak. Dari hasil yang ada di tabel 1 didapatkan grafik sebagia berikut


Keni-gambar11.jpg


Dari grafik dapat dilihat bahwa antara grafik eksak dan numerik makin lama terjadi simpangan yang besar. Jika kita hitung error kedua perhitungan tersebut didapatkan error yang besar (>100). Simpangan ini dikarenakan semakin lama perhitungan dilakukan, semakin kecil juga nilai Δt yang dibutuhkan untuk mendapatkan error yang kecil, sehingga perlu dilakukan perbaikan atas rumus dasar yang digunakan dengan mengubah Keni-gambar12.jpg dengan Keni-gambar13.jpg. Hal ini dimaksudkan agar nilai yang dihasilkan dapat menjadi sejajar, bukan menambahkan (memperbesar) nilai seperti di perhitungan sebelumnya.


Keni-gambar14.jpg


Keni-gambar15.jpg

Keni-gambar16.jpg

Keni-gambar17.jpg

Keni-gambar18.jpg


Keni-gambar19.jpg


• Pemaknaan Hasil Dari perbandingan grafik dengan metode numerik yang pertama dan metode numerik kedua (revisi numerik) dapat dilihat bahwa simpangan besar terjadi semakin lama perhitungan dilakukan, semakin kecil juga nilai Δt yang dibutuhkan, sehingga nilai Keni-gambar12.jpg diubah menjadi Keni-gambar13.jpg agar mendapatkan nilai Keni-gambar20.jpg yang lebih kecil.


User Define Function

User Define Function (UDF) adalah salah satu fitur pada Ansys agar pengguna dapat menambahkan fungsi tambahan untuk meningkatkan kemampuan solver. fungsi yang ditambahkan ditulis pada bahasa c (myudf.c). Beberapa tujuan penambahan UDF adalah:

• penyesuaian kondisi batas, definisi properti material, laju reaksi permukaan dan volume, dll.

• penyesuaian nilai yang dihitung per iterasi

• inisialisasi solusi

• eksekusi pada akhir iterasi, saat keluar dari ANSYS FLUENT, atau saat memuat perpustakaan UDF yang dikompilasi

• peningkatan postprocessing

• peningkatan model ANSYS FLUENT yang sudah ada (mis. model campuran multifase, mengatur model radiasi, dll)


file sumber bahasa c yang berisi fungsi udf dapat ditafsirkan (interpreted) atau dikompilasi (compiled) pada solver fluent. perbedaannya adalah dalam penafsiran (intrepeted), file sumber yang ditafsirkan akan dimuat langsung saat runtime dalam proses satu langkah. sedangkan untuk UDF yang dikompilasi, prosesnya melibatkan dua langkah terpisah. pertama-tama library akan dibangun dan kemudian dimuat pada fluent. proses kompilasi disarankan untuk mendapatkan hasil perhitungan yang lebih dinamis. sedangkan penafsiran disarankan jika tidak memungkinkan untuk proses running yang lebih berat.



Tugas UAS

Soal: Soal ini mengenai pemodelan dinamika gerakan sebuah kendaraan mobil. Umumnya spesifikasi sebuah mobil dilengkapi dengan data Berat total, Daya dan Torsi pada putaran mesin tertentu serta koefisien hambatan aerodinamis. Kembangkanlah sebuah model komputasi teknik untuk menentukan waktu yang diperlukan sebuah mobil spesikasi yg diberikan untuk bergerak mencapai kecepatan penuh dari keaadaan diam. Gunakan prosedur komputasi teknik (analisis awal (masalah), penentuan model matematis dinamika gerakan mobil lengkap dgn gaya gesekan dan hambatan aerodinamis (dengan asumsi-asumsi yang dijelaskan), langkah-langkah/algoritma penyelesaian numerik (menggunakan salah satu metoda: Runga Kutta, Finite diferrence atau finite elemen atau metoda numerik lainnya dan gunakan komputer untuk menghitung waktu yg diperlukan (top speed) pada berbagai spesifikasi mobil menggunakan algoritma tersebut.


Jawab

• Initial thinking

Diketahui terdapat sebuah mobil yang akan melaju dan dibutuhkan perhitungan waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan kecepatan. Berikut adalah spesifikasi mobil tersebut: o Mobil = Cheverolet Malibu o Daya = 160 Hp o Torsi = 250 Nm o P x L x T = 4.923 x 1.854 x 1.463 m o A = 9.127 m2 o Massa = 1418 kg o Radius Roda = 0.326 m o Coefficient Of Drag = 0,35

• Permodelan

Uas-keni11.jpg

Dari gambar 1 diketahui bahwa terjadi gaya pada roda yang dipengaruhi oleh Torsi roda. Besar gaya pada roda adalah sebagai berikut:

Uas-keni1.jpg

Dari arah depan mobil terjadi gaya dengan arah sebaliknya yang disebabkan oleh dorongan udara berupa gara drag. Dengan ρ_udara= 1.164 kg/m^3, maka

Uas-keni2.jpg

Sehingga total gaya pada sumbu x adalah

Uas-keni3.jpg


• Perhitungan manual dengan menggunakan excel

Metode perhitungan yang akan digunakan adalah metode runge-kutta. Dengan kondisi awal

Uas-keni4.jpg

Uas-keni5.jpg

Uas-keni6.jpg

Uas-keni7.jpg

Uas-keni8.jpg

Uas-keni9.jpg

• Perhitungan dengan menggunakan matlab

Berikut adalah algoritma yang dituliskan pada Matlab 

function velocity ()
clear all;

%timestep
dt= 1;

%Initial Condition
y (1) = 0;
x (1) = 0;
v0 = 0;

%Range-Kutta 4th Order
%Initial Condition
v (1) = v0;
t (1) = 0;
n = 1;

%solve until 50 seconds
while t < 200
t(n+1) = t(n)+dt;

%RK4 weight Average
k1 = f(v(n),t(n));
k2 = f(v(n) + k1*dt/2, t(n) + dt/2);
k3 = f(v(n) + k2*dt/2, t(n) + dt/2);
k4 = f(v(n) + k3*dt, t(n) + dt);

phi = (1/6) * (k1 +2*k2 +2*k3 +k4); %Sum of RK4 Averages

%Next Velocity
v(n+1) = v(n) + phi*dt;
n = n +1;

end 

%Plot Velocity vs time
plot(t,v, 'b-', 'LineWidth', 2)
hold on 

end

%Equation of Motion 
function vdot = f(v, t)
  %Set Constants 
  T = 250;          % RPM
  r = 0.326;        % tire diameter in m
  M = 1418;         % Mass in Kg
  rho = 1.164;      % Air Density in kg/m^3
  A = 9.127;        % Drag Area in m^2
  cd = 0.35;        % Coefficient drag of generic car
 
    %Force in wheel
    Froda = T/r
   
    %Drag Force
    Fdrag = 0.5*cd*rho*A*v^2;

    %%Equation of motion in respect to dv/dt
    vdot = (1/M)*(Froda*t - Fdrag);
end


• Perbandingan hasil perhitungan excel dan matlab

Uas-keni10.jpg

Gambar 2 menunjukan hasil perhitungan dengan menggunakan matlab serta excel. Dapat dilihat bahwa grafik memiliki bentuk yang sama, sehingga bisa disimpulkan bahwa hasil perhitungan baik menggunakan matlab dan excel bisa mendukung satu sama lain. Dari grafik dapat dilihat bahwa pada detik ke 200 kecepatan mobil mencapai 287 m/s jika percepatan mobil tetap konstan dari detik 1 hingga 200. Kecepatan mobil juga mengalami kenaikan yang signifikan di detik 1 hingga 25 lalu malandai di detik >25.

• Daftar Pustaka

Chevrolet Malibu - 2019. (2019). Retrieved June 10, 2020, from https://media.chevrolet.com/media/us/en/chevrolet/vehicles/malibu/2019.tab1.html


File word dari tugas ini dapat dilihat pada link berikut [1]

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Kaniadyah&oldid=36209"