Aji Suryadi

Profil

Nama : Aji Suryadi

NPM : 1906323994

Email : aji.suryadi@ui.ac.id

Pendidikan : Teknik Mesin – Universitas Indonesia (Teknologi dan Sumber Daya Maritim)

Mata Kuliah : Komputasi Teknik

Kode Perkuliahan : ENME802004

Pengajar : Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara

Bobot: 2 SKS

Semester : 2

Pengetahuan Komputasi Teknik

Pengetahuan Umum Pengertian Komputasi Teknik menurut saya merupakan proses pengaplikasian perhitungan matematika ke dalam proses algoritma dengan komputerisasi. Hal tersebut dimaksudkan untuk mempermudah pekerjaan serta mengurangi potensi kesalahan jika proses berulang. Persamaan algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input berupa masukan yang berasal dari luar lingkungan sistem. Komputasi merupakan bagian dari ilmu komputer berpadu dengan ilmu matematika. Secara umum ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains) dengan algoritma yang sudah disusun.

Pengetahuan Pribadi Saya sudah beberapa kali menggunakan Komputasi Teknik untuk penyelesaian masalah. Software pendukung yang pernah saya gunakan diantaranya ANSYS (CFX, FLUENT, Structure), NUMECA (FINE.Marine, FINE.Open). Masih banyak pengetahuan yang ingin saya tahu terkait komputasi Teknik terutama matematika model yang harus kita gunakan sebagai acuan analisa di dalam komputasi Teknik, serta beberapa istilah dan teknik pengujian didalam komputasi Teknik yang masih perlu saya pelajari.

Pengetahuan Baru Pemahaman mengenai Komputasi Teknik selama pembelajaran Komputasi Teknik ini, saya sudah berkembang untuk mempelajari mengenai Finite Element - Static Structural. Dulu saya masih banyak mempelajari dan mengaplikasikan pengetahuan komputasi teknik di bidang Computational Fluid Dynamics (CFD) dan Plant Performance Analysis using Gatecycle. Finite Element - Static Structural digunakan untuk menganalisa beban dan gaya yang bekerja pada benda yang bergerak serta dipengaruhi oleh gaya dari luar. Selain itu saya juga mempelajari untuk teknik analisa yang benar dan perhitungan jumlah dan karakteristik meshing yang baik agar didapat hasil yang mendekati aktual. Setiap data untuk Static Structural seperti identifikasi Contact, Analysis Setting , Meshing, Joint Load sudah mulai saya pahami penggunaannya.

Target kedepan Saya masih harus memperbaiki dari segi pembacaan hasil analisa serta pemahaman mengenai kasus yang sudah saya proses dan desain dengan komputasi teknik. Semoga kedepannya bisa berguna bagi lingkungan kerja maupun lingkungan masyarakat

Ringkasan Materi Pertemuan

Minggu I 3 Februari 2020

Pengertian Komputasi Teknik

Komputasi teknik adalah sebuah metode atau teknik algoritma yang digunakan untuk membantu memecahkan permasalahan matematis, sehingga dapat mengefisienkan waktu serta biaya dalam pemecahan permasalahan tersebut. Beberapa istilah dalam komputasi teknik adalah

Iterasi: teknik pengulangan pada solusi numerik untuk menyelesaikan sistem persamaan, salah satu contoh teknik iterasi yang paling banyak digunakan adalah Newton-Raphson iterative method
Error: deviasi dari sebuah akurasi atau correctness.
Konvergensi: gagasan bahwa urutan transformasi yang berbeda sampai pada suatu kesimpulan dalam jumlah waktu yang terbatas (transformasi itu berakhir), dan bahwa kesimpulan yang dicapai tidak tergantung pada jalan yang diambil untuk sampai ke sana (mereka konfluen).

Tujuan Pembelajaran Komputasi Teknik

Tujuan pembelajaran Komputasi Teknik adalah

Memahami konsep dan prinsip dalam komputasi teknik (error, konvergen, verifikasi, validasi, metode, dll).
Mampu menerapkan pemahaman komputasi teknik dalam permasalahan dalam permesinan.

Minggu II (10 Februari 2020)

Pada pertemuan kedua telah diajarkan beberapa hal yaitu

Analisa (Kesepakatan kelas): Suatu proses penyeidikan yang memuat sejumlah kegiatan untuk memecahkan masalah dengan dikaji sebaik-baiknya menggunakan pemikiran yang terstruktur. Metode-metode dalam komputasi: Jika sesuatu random maka menggunakan statik (stokastik), sedangkan jika sesuatu itu berpola maka menggunakan deterministik.

Minggu III 17 Februari 2020

Konsep Metode Numerik

Metode Numerik adalah Teknik yang digunakan untuk memformulasikan persoalan matematik sehingga dapat dipejahkan dengan operasi perhitungan / aritmatika biasa (tambah, kurang, kali dan bagi), sehingga jika ada eror maka dilakukan solusi pendekatan. Manfaat mempeajari metode numerik

Metode numerik merupakan alat bantu pemecahan masalah matematika yang "robust" dan dapat diterima dari banyak sisi termasuk secara enjiniring.
Metode numerik digunakan untuk menyederhanakan permasalahan matematika menjadi operasi matematika yang mendasar.

Tahap-tahap memecahkan persoalan numerik

Permodelan (dimodelkan dalam bentuk persamaan matematika)
Penyederhanaan model (disederhanakan dengan mengeliminasi beberapa variable atau parameter)
Formulasi numerik (Menentukan metode dan algoritma numerik)
Pemrograman (Menentukan bahasa pemrograman yang digunakan)
Simulasi (Program dijalankan dengan data yang sudah diinput)
Evaluasi (membandingkan hasil dengan prinsip dasar/teori)

Minggu IV 24 Februari 2020

Finite Element Method, Finite Diferential Method dan Finite Volume Method

Metode Elemen Hingga (FEM) adalah metode komputasi yang membagi model CAD menjadi elemen yang sangat kecil tetapi terbatas hingga bentuk geometris sederhana. Kumpulan semua bentuk sederhana ini membentuk apa yang disebut elemen elemen hingga. Langkah selanjutnya adalah mengambil sistem persamaan diferensial parsial (PDE) yang menggambarkan displin ilmu fisikai, dan merumuskan persamaan ini untuk setiap elemen sebagai fungsi sederhana, seperti polinomial linier atau kuadratik, dengan jumlah derajat kebebasan terbatas (DOFs). Jenis solver yang digunakan tergantung pada model matematisnya.

Metode Beda Hingga (FDM) pendekatan paling langsung untuk mendiskritisasi persamaan diferensial parsial yang mempertimbangkan titik dalam ruang di mana kita mengambil representasi kontinum dari persamaan dan menggantinya dengan seperangkat persamaan diskrit. Metode beda hingga biasanya didefinisikan pada kisi-kisi biasa dan fakta ini dapat digunakan untuk metode solusi yang sangat efisien. Oleh karena itu metode ini biasanya tidak digunakan untuk geometri CAD tidak teratur, tetapi lebih sering untuk model persegi panjang atau berbentuk blok.

Metode Volume Hingga (FVM) mirip dengan metode elemen hingga dalam model CAD yang pertama-tama harus dibagi menjadi elemen yang sangat kecil tetapi terbatas bentuk geometris sederhana. Terlepas dari ini, metode volume hingga sangat berbeda dari metode elemen hingga, dimulai dengan konsep elemen, yang sebaliknya disebut sebagai sel. Metode volume hingga didasarkan pada fakta bahwa banyak hukum fisika adalah hukum konservasi — yang masuk ke satu sel di satu sisi perlu meninggalkan sel yang sama di sisi lain. Secara historis, metode ini telah sangat berhasil dalam memecahkan masalah aliran fluida.

Minggu V 2 Maret 2020

Pembelajaran hari ini mengenai definisi masalah serta mengelompokan jenis-jenis variabel dalam masalah tersebut. Menurut saya definisi masalah dan pengelompokan jenis variabel ini bisa disebut dengan penentuan batasan masalah dan kondisi batas, di mana sewajarnya sebuah analisa perlu adanya batasan masalah dan kondisi batas. Pembelajaran Dalam Permasalahan Sehari-hari Mendefinisikan kebutuhan sehari-hari yang kemudian dikonversikan ke dalam satuan energi, lalu menjadi satuan mata uang dan dibandingkan dengan pendapatan yang diterima.

Kalor merupakan salah satu bentuk energi, karena kalor adalah energi panas yang mengalir dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kalor diukur dengan satuan kalori. Satu kalori yaitu banyaknya energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 1°C pada 1 gram air. Air yang massanya 1.000 gram dinaikkan suhunya dari 24°C menjadi 25°C dibutuhkan energi sebesar 1.000 kalori.

Minggu VI (9 Maret 2020)

Berikut tahapan dalam menganalisa suatu masalah:

Initial thinking (analisis) untuk mengidentifikasi masalah (objektif) yang akan diselesaikan, dapat berupa masalah terstruktur yakni terkait SOP, dan unstructured issue terkait modifikasi.
Mengembangkan rumusan (permodelan matematis) yang mengandung asumsi (tergantung pengetahuan, ilmu, dan pengalaman kita), dimana asumsi sama dengan batasan masalah.
Pengumpulan data yang dibutuhkan untuk menyelesaikan permodelan matematis diatas.
Simulasi = menjalankan atau mengeksekusi model (constraint) yang kita buat dengan suatu variabel bebas
Verifikasi = resolve the equation right, menguji apakah model yang dilakukan tidak ada kesalahan numerik, contohnya kesalahan ngitung, pada proses meshing
Validasi = resolve the right equation, menguji kebenaran / keaktualan dari hasil simulasi tadi
Result dan discussion
Recommendation

Penelitian Komputasi Teknik

Sinapsis Skripsi

JUDUL PENELITIAN : ANALISA PENGARUH SUDUT LIFTING HIDROFOIL TERHADAP GAYA ANGKAT KAPAL MONO-HULL HIDROFOIL

Kebutuhan akan kendaraan laut yang nyaman serta memiliki efisiensi waktu terus meningkat di masa mendatang. Desain kapal dibuat sebaik mungkin agar kapal memiliki stabilitas dan tahanan kapal maksimal. Stabilitas dan tahanan kapal sangat berpengaruh pada efisiensi waktu perjalanan kapal dan kenyamanan di kapal. Pada penelitian ini lebih fokus untuk pengurangan tahanan kapal dengan melakukan penambahan hidrofoil pada lambung kapal. Penggunaan hidrofoil dimaksudkan agar mendapat tahanan kapal maksimal sehingga kecepatan kapal yang diinginkan dapat tercapai. Hidrofoil adalah sebuah kapal dengan penambahan sayap yang dipasang pada penyangga (strut) di bawah lambung kapal. Ketika kapal meningkatkan kecepatan, hidrofoil memproduksi gaya angkat sehingga lambung kapal terangkat dan keluar dari air. Ini menyebabkan pengurangan gesekan sehingga terjadi peningkatan kecepatan kapal.

Permasalahan yang menjadi bahan analisa dalam penelitian ini adalah :
- Bagaimana pengaruh perubahan sudut foil terhadap gaya angkat pada kapal Mono-hull hidrofoil
- Berapa sudut foil yang dibutuhkan agar kapal trimaran hidrofoil memiliki efisiensi gaya angkat maksimal

Batasan Masalah pada penelitian ini sebagai berikut :
- Kapal yang digunakan merupakan kapal hull trimaran
- Hidrofoil yang digunakan adalah Foil tipe NACA 23021
- Kecepatan kapal ditentukan sebesar 20 knot, 30 knot, & 40 knot

Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk :
- Mengetahui besar gaya angkat kapal setiap perubahan sudut foil pada kapal trimaran hidrofoil
- Mengetahui sudut hidrofoil yang akan dipasang pada lambung kapal agar kapal trimaran hidrofoil memiliki efisiensi gaya angkat maksimal

Kekurangan penelitian terdahulu
- Batasan masalah dan model terdahulu masih menggunakan kapal trimaran, sedangankan fungsi kapal trimaran sendiri untuk mengurangi wave making resistance hasil dari interferensi gelombang antara lambung kapal trimaran, sehinggal pemasangan aksesoris hidrofoil akan mempengaruhi effisiensi dan fungsi kapal trimaran itu sendiri.

Pembaharuan Kasus
- Perubahan model lambung kapal yang digunakan dari yang sebelumnya menggunakan lambung trimaran menjadi lambung mono-hull

Target hasil
- Tahanan kapal menjadi lebih kecil, sehingga daya yang diperlukan kapal menjadi lebih effisien
- Gaya angkat kapal menjadi lebih optimal

Presentasi Sinapsis Skripsi

Pemodelan Matematik Skripsi : Hidrofoil

Koefisien gaya angkat, Lift Coefficient (CL) dipengaruhi oleh desain bentuk chamber dari airfoil. CL yang dihasilkan oleh suatu airfoil bervariasi secara linear dengan sudut serang (α) tertentu. Kemiringan garis ditandai dengan a0 yang disebut lift slope. Konsekuensi dari perpisahan aliran pada α tinggi adalah pengurangan gaya angkat dan bertambah besarnya gaya hambat akibat pressure drag, kondisi ini disebut kondisi stall. Nilai maksimum dari CL berada tepat sebelum kondisi stall yang dilambangkan dengan max CL. Max CL merupakan aspek paling penting dari performa hidrofoil, karena menentukan kecepatan stall pesawat udara khususnya saat fasa terbang kritis yaitu terbang, tinggal landas, dan mendarat.

Gambar 1 Proses terbentuknya gaya angkat

Ketika sebuah benda apapun bergerak melalui sebuah fluida akan terjadi interaksi antara benda dengan fluida. Efek ini dapat digambarkan dalam bentuk gaya-gaya pada pertemuan antar-muka fluida benda. Sudut serang (α) juga merupakan sudut antara gaya lift (L) dan gaya normal (N) dan gaya drag (D) dan gaya aksial (A).

Gambar 2 Resultan gaya aerodinamik pada hidrofoil

Resultan dari tegangan geser dan distribusi tekanan dapat diperoleh dengan mengintegrasikan pengaruh-pengaruh dari kedua besaran ini pada permukaan benda. Komponen x dan y dari gaya fluida pada elemen luas kecil sebesar dA adalah

dFx = (pdA) cos α+ (τw dA) sin α

dan

dFy = -(pdA) sin α + (τw dA) cos α

Fx : Gaya Horizontal (N) Fy : Gaya Vertikal (N) p : Tekanan (Pa) A : Luas Acuan (m2) α : Sudut Benda dengan bidang τw : Tegangan geser dinding (Pa)

Jadi, komponen x dan y netto dari gaya pada benda adalah

Gambar 3 gaya-gaya dari fluida di sekeliling pada sebuah benda dua dimensi : a. gaya tekanan, b. gaya viskos, c. gaya resultan (lift dan drag)

Gambar 4 Gaya tekanan dan gaya geser pada sebuah elemen kecil dari permukaan sebuah benda

D = ∫▒〖dF_x 〗 = ∫▒〖p cos⁡〖α dA〗〗 + ∫▒〖τ_w sin⁡〖α dA〗〗

dan

L = ∫▒〖dF_y 〗 = -∫▒〖p sin⁡〖α dA〗〗 + ∫▒〖τ_w cos⁡〖α dA〗〗

D : Gaya hambat L : Gaya Angkat Fx : Gaya Horizontal (N) Fy : Gaya vertikal (N) p : Tekanan (Pa) α : Sudut benda dengan Bidang A : Luas acuan (m2) τw : Tegangan geser (Pa)

Tegangan geser maupun tekanan sama-sama memiliki pengaruh terhadap lift dan drag, karena untuk sembarang benda dengan sudut, α tidak nol ataupun 90° pada benda. Koefisien lift, CL dan koefisien drag, CD, didefinisikan sebagai :

CL = L/(1/2 ρv_∞^2 A)

dan

CD = D/(1/2 ρv_∞^2 A)

dimana : CD = koefisien gaya hambat (drag) CL = koefisien gaya angkat (lift) ρ = densitas fluida (kg/m3) A = luasan acuan (m2) c = panjang chord (m) Vꭃ = kecepatan fluida relatif terhadap obyek (m/s)

Abstrak Skripsi : Hidrofoil

Analisa Pengaruh Sudut Serang Hidrofoil Terhadap Gaya Angkat Kapal Mono Hull

Indonesia merupakan negara maritim sehingga sektor maritim perlu dikembangkan dan kendaraan laut sangat dibutuhkan sebagai fasilitas pengembangan sektor maritim. Pengembangan efisiensi kerja kapal bisa dilakukan dengan penambahan komponen hidrofoil yang dipasang pada lambung kapal. Prinsip kerja dari hidrofoil yang terpasang pada lambung kapal adalah hidrofoil yang memiliki angle of attack akan bergesekan dengan aliran sehingga menghasilkan gaya hambat kapal searah sumbu-X dan gaya angkat kapal searah sumbu-Y. Pada penulisan tugas akhir ini penulis menganalisa mengenai pengaruh sudut serang hidrofoil terhadap gaya angkat kapal hidrofoil menggunakan NACA tipe 23021 dengan angle of attack divariasikan sebesar 50, 100, 150, 200 ,250, dan 300 serta kecepatan 0-50 knot. Pendekatan untuk melakukan penelitian menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitian diharapkan mampu mengetahui angle of attack dengan gaya angkat terbaik yang pada setiap kecepatan, serta mengetahui kecepatan saat hidrofoil mengalami kondisi stall.

Kemajuan Pengerjaan Penelitan Komputasi Teknik

Pada penelitian yang dilakukan menggunakan software komputasi teknik, kita harus memahami model aliran yang akan digunakan pada setup model di software, berikut diantaranya model aliran pada software yang digunakan:

Aliran Inviscid adalah aliran dimana viskositas fluida diasumsikan NOL (µ = 0), sehingga tegangan geser tidak berpengaruh τ_yx=0

Problem: Tidak ada fluida yang tidak mempunyai viskositas

Aliran Laminer adalah aliran fluida yang bererak dengan kondisi lapisan-lapisan yang membentuk gari-garis alir dan tidak berpotongan satu sama lain. Aliran relative mempunyai kecepatan rendah dan fluida bergerak sejajar & mempunyai Batasan-batasan yang berisi aliran fluida. Fluida aliran laminar tanpa arus turbulent (pusaran air). Aliran laminar mempunyai Bilangan Reynold lebih kecil dari 2300
Model Spalart-Allmaras (SA) merupakan model turbulen yang sederhana karena tidak perlu menghitung skala panjang (length scale). SA efektif untuk memodelkan turbulen pada bilangan Re yang rendah. Karena kesederhanaannya, model SA perlu dicermati pada saat skala panjang dari aliran berubah secara tiba-tiba, misalnya persoalan aliran di sekitar lapisan batas dan di dekat dinding.

Optimasi Kebutuhan Energi Manusia

Kebutuhan Energi Kalori Tubuh Manusia

Apa itu kalori?

Kalori adalah suatu unit pengukuran untuk menyatakan jumlah energi dalam makanan. Jumlah kalori dalam makanan biasanya ditulis dalam satuan “kilokalori” atau “kkal”. Cara menghitung kebutuhan kalori tiap orang berbeda-beda, perhitungan berdasarkan jenis kelamin, usia, tinggi dan berat badanm komposisi tubuh, aktivitas, hingga keadaan fisik masing-masing.. Di Indonesia, terdapat panduan angka kecukupan gizi, sebagai berikut:

Bayi berusia 7-11 bulan dengan berat badan 9 kg dan tinggi badan 71 cm membutuhkan energi 725 kkal per hari.
Laki-laki berusia 19-29 tahun dengan berat badan 60 kg dan tinggi 168 cm membutuhkan energi 2725 kkal per hari.
Wanita berusia 19-29 tahun dengan berat badan 54 kg dan tinggi 159 cm membutuhkan energi 2250 kkal per hari.
Laki-laki berusia lebih dari 80 tahun membutuhkan energi sebesar 1525 kkal dan wanita pada usia yang sama membutuhkan energi 1425 kkal per hari.
Bagi wanita hamil, dibutuhkan tambahan energi sebesar 180-300 kkal per harinya, tergantung pada usia trimester kehamilannya. Begitu juga dengan ibu menyusui, pada 6 bulan pertama dibutuhkan tambahan energi hingga 330 kkal dan tambahan 400 kkal pada 6 bulan berikutnya.

Ada beberapa cara menghitung kebutuhan kalori tubuh, antara lain:

Rumus Harris-Benedict, Rumus ini termasuk rumus yang sering dipakai oleh ahli gizi. Rumus Harris-Benedict memperhitungkan usia, jenis kelamin, berat badan, tinggi badan, hingga level aktivitas fisik Anda.
- Rumus untuk menghitung kebutuhan energi pria yaitu= 66,5 + 13,8 x (berat badan dalam kilogram) + 5 x (tinggi badan dalam cm) dibagi dengan 6,8 x usia.
- Sementara untuk wanita= 655,1 + 9,6 x (berat badan dalam kilogram) + 1,9 x (tinggi badan dalam cm) dibagi dengan 4,7 x usia.
- Hasil dari penghitungan ini kemudian dikalikan dengan faktor aktivitas fisik. Jika aktivitas fisik Anda rendah, maka dikalikan dengan 1,2. Untuk aktivitas fisik sedang dikalikan dengan 1,3. Sementara aktivitas fisik berat dikalikan dengan 1,4.

Rumus WHO (World Health Organization), Rumus ini lebih sederhana dibandingkan Rumus Harris-Bennedict dan tidak memperhitungkan tinggi badan. Rumus WHO dibagi sesuai dengan kategori umur. Sebagai contoh, untuk mencari kebutuhan energi wanita berusia 18-29 tahun, digunakan rumus 14,7 x (berat badan dalam kilogram) + 496. Sementara untuk mencari kebutuhan energi pria usia 18-29 tahun, digunakan rumus 15,3 x (berat badan dalam kilogram) + 679. Hasilnya kemudian dikalikan dengan faktor aktivitas fisik.

Prinsip dalam mencukupi kebutuhan energi sederhana saja yaitu seimbang, karena jika Anda mengonsumsi kalori lebih dari kebutuhan, ini dapat mengakibatkan peningkatan berat badan di kemudian hari sekaligus meningkatkan risiko anda mengidap berbagai macam penyakit, khususnya penyakit degeneratif. Tetapi jika Anda mengonsumsi kalori kurang dari kebutuhan Anda, maka akan terjadi penurunan berat badan sekaligus penurunan fungsi organ-organ dalam tubuh karena tidak mendapat asupan yang cukup.

Kebutuhan Energi Listrik Sehari-hari

Energi listrik adalah energi yang berasal dari muatan listrik yang menyebabkan medan listrik statis atau gerakan elektron dalam konduktor (pengantar listrik) atau ion (positif atau negatif) dalam zat cair atau gas

Pemanfaatan energi listrik di bedakan menjadi sebagai berikut :

Listrik sebagai penghasil cahaya : Gunanya lampu sebagai cahaya yang menerangi bila malam datang dan sebagai pengganti cahaya matahari. Cara kerja nya apabila arus listrik mengalir pada kawat wolfarm pada lampu maka akan terjadi panas dan mengakibatkan berpijar. Kawat wolfram ini bersifat halus dan berhambatan tinggi.
Listrik sebagai penghasil panas: Listrik sebagai penghasil panas kita aplikasikan pada alat yang menggunakan elemen pemanas. Keperluan rumah tangga seperti untuk memasak (kompor listrik),untuk menanak nasi (magic com),untuk menyetrika (setrika listrik ), dll
Listrik sebagai penghasil gerak contoh motor, mobil, kipas angin dan lain lain alat ini menghasilkan gerak untuk berjalan atapun untuk memudahkan manusia dalam segala aktivitasnya.
Energi Listrik Menjadi Energi Bunyi: Energi listrik diubah menjadi energi bunyi. Misalnya, pada tape recorder, sirine, televisi, serta amplifier.

Ujian Tengah Semester

UTS KOMPUTASI TEKNIK 2020.

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