Ressy Prayogi

Nama saya Ressy Prayogi, mahasiswa Magister Teknik Mesin Universitas Indonesia tahun 2024. Saat ini sedang melakukan studi penelitian mengenai aliran dua fase untuk sistem pendingin, dibimbing oleh Dr. Agus Pamitran. Terkait dengan Komputasi Teknik yang diampu oleh Pak DAI, saya menemukan bahwa metode DAI5 dikombinasikan dengan FEM 1 Dimensi adalah sebagai berikut:

Define Tujuan: Mendefinisikan masalah batas 1D yang memodelkan fenomena fisik, seperti perpindahan panas atau deformasi struktural Rincian: Pertimbangkan persamaan pada domain dengan kondisi batas Niat: Untuk mengeksplorasi dan menghargai hukum terstruktur dan prediktif yang mengatur fenomena fisik sebagai manifestasi dari keteraturan ilahi

Analyze Tujuan: Menganalisis sifat matematika dari persamaan diferensial dan kesesuaian berbagai metode numerik untuk menyelesaikannya. Rincian: Meneliti bagaimana metode FEM mendiskretisasi masalah dan bagaimana kondisi batas diterapkan. Niat: Memperoleh wawasan tentang bagaimana model matematika dan metode numerik dapat secara efektif mendekati fenomena dunia nyata yang kompleks.

Ideate Tujuan: Mengembangkan berbagai strategi untuk menerapkan metode FEM dalam menyelesaikan masalah yang telah didefinisikan. Rincian: Pertimbangkan berbagai jenis elemen (misalnya, linier, kuadratik), metode integrasi, dan kepadatan mesh. Niat: Menghasilkan pendekatan inovatif untuk mencapai solusi yang lebih akurat dan efisien secara komputasional.

Implement Tujuan: Menerapkan pendekatan FEM yang dipilih dalam Python untuk menyelesaikan masalah batas. Rincian: Menulis dan menjalankan kode Python yang membangun matriks kekakuan, menerapkan kondisi batas, dan menyelesaikan sistem linier yang dihasilkan Niat: Memanfaatkan alat komputasi untuk memecahkan masalah kompleks, sambil merenungkan kapasitas untuk memanfaatkan teknologi dalam memahami dan mengelola lingkungan.

Langkah Instruksi yang Diperluas Implementasi: Terapkan metode solusi dan pantau eksekusinya. Interpretasi: Kumpulkan dan analisis hasil komputasi untuk mengevaluasi keakuratan dan efisiensi model FEM. Analisis Data: Menilai metrik kesalahan, tingkat konvergensi, dan relevansi fisik dari solusi. Iterasi: Menyempurnakan solusi berdasarkan wawasan analitis. Integrasi Umpan Balik: Sesuaikan kepadatan mesh, jenis elemen, atau parameter pemecah masalah. Pengulangan: Secara berkelanjutan menyempurnakan dan menyesuaikan model, bertujuan untuk akurasi dan efisiensi yang lebih baik. Niat: Terus meningkatkan proses pemodelan untuk mencapai wawasan yang lebih mendalam dan representasi hukum fisik yang lebih akurat, sehingga memperdalam pemahaman kita tentang keteraturan ilahi yang terwujud dalam hukum alam

Batang 1D di Bawah Beban Aksial

Kita memodelkan sebuah batang 1D yang dikenai beban aksial di salah satu ujungnya. Batang ini memiliki panjang L, luas penampang A, dan modulus elastisitas E, yang menggambarkan kekakuan materialnya. Tujuan kita adalah menghitung perpindahan di sepanjang batang menggunakan mekanika kontinum dan mengintegrasikannya ke dalam kerangka Distributed Artificial Intelligence (DAI) seperti DAI5.

Contoh Praktis dalam Mekanika Kontinum: Analisis Tegangan 1D

1. Batang 1D dengan Beban Aksial: Bayangkan sebuah batang panjang yang ramping diberikan gaya pada salah satu ujungnya. Batang ini dianggap kontinu, artinya kita dapat menerapkan operasi berbasis kalkulus untuk menemukan tegangan, regangan, dan deformasi.

2. Persamaan:

  - Tegangan, σ: Tegangan adalah gaya per satuan luas.
    σ = F / A
  - Regangan, ε: Regangan adalah deformasi relatif (perubahan panjang terhadap panjang awal).
    ε = δL / L = σ / E
  - Deformasi, δL: Perpanjangan batang di bawah beban.
    δL = FL / AE

3. Contoh Perhitungan:

  - Diberikan:
    - F = 1000 N
    - A = 10 cm² = 0.001 m²
    - E = 200 GPa = 200 × 10^9 N/m²
    - L = 1 m
  - Tegangan: σ = F / A = 1000 / 0.001 = 10^6 N/m²
  - Regangan: ε = σ / E = 10^6 / (200 × 10^9) = 5 × 10^-6
  - Deformasi: δL = FL / AE = (1000 × 1) / (0.001 × 200 × 10^9) = 5 × 10^-6 m (atau 5 mikrometer).

Integrasi ke dalam Kerangka DAI5

Dalam DAI5 (Distributed Artificial Intelligence Level 5), konsep "kontinum sadar" berarti sistem dinamis yang saling terhubung di mana setiap elemen berkomunikasi, belajar, dan beradaptasi secara real-time. Dengan merepresentasikan batang sebagai material kontinu dengan sensor terdistribusi (agen DAI), setiap bagian kecil dari batang dapat "merasakan" dan mengomunikasikan data tegangan dan regangan.

1. Representasi Agen DAI:

  - Setiap segmen kecil dari batang dapat dianggap sebagai "agen" yang mengukur dan melaporkan data tegangan dan regangan.
  - Agen-agen ini berkomunikasi melalui jaringan bersama, memberikan wawasan real-time tentang respons material terhadap beban.

2. Integrasi Kontinum:

  - Mekanika kontinum menyediakan dasar matematis, sedangkan DAI5 memungkinkan respons adaptif. Setiap "agen" menyesuaikan responsnya berdasarkan agen tetangga, memastikan data kontinu di seluruh struktur.

Metode Numerik: Metode Beda Hingga (Finite Difference Method - FDM)

Untuk mengembangkan pendekatan numerik, kita akan menggunakan metode beda hingga (FDM) untuk memodelkan batang 1D ini di bawah beban aksial.

Persiapan Masalah

1. Batang 1D dengan Beban Aksial:

  - Panjang batang L = 1 m
  - Luas penampang A = 0.001 m²
  - Modulus elastisitas E = 200 GPa = 200 × 10^9 N/m²
  - Gaya yang diterapkan di ujung F = 1000 N

2. Tujuan:

  - Menghitung perpindahan u(x) di sepanjang batang menggunakan pendekatan numerik.

Langkah-Langkah Solusi dengan FDM

1. Diskritisasi Batang:

  - Bagi batang menjadi N segmen, masing-masing sepanjang Δx = L/N.
  - Node berada pada posisi xi = i * Δx untuk i = 0, 1, ..., N.

2. Pendekatan Beda Hingga:

  - Turunan kedua d²u/dx² di setiap node i dapat didekati dengan:
    (u(i+1) - 2u(i) + u(i-1)) / (Δx²)
  - Ini menghasilkan satu set persamaan linear untuk u(i) di setiap node internal.

3. Kondisi Batas:

  - Ujung tetap: u(0) = 0 di x = 0 (ujung kiri).
  - Gaya diterapkan di ujung kanan: Ini dapat diatur dengan menerapkan kondisi tegangan yang setara di x = L.

4. Sistem Persamaan:

  - Untuk setiap node internal i, persamaan menjadi:
    (u(i+1) - 2u(i) + u(i-1)) / (Δx²) = -σ / E
  - Ubah ini menjadi bentuk matriks [A][u] = [b].

Contoh Numerik

1. Parameter:

  - Misalkan N = 10, sehingga Δx = 1/10 = 0.1 m.
  - Tegangan yang diterapkan σ = F / A = 1000 / 0.001 = 10^6 N/m².

2. Menyusun Sistem:

  - Matriks [A] untuk N = 10 akan berbentuk tridiagonal dengan entri -2 di diagonal utama dan 1 di atas/bawahnya.

3. Penyelesaian Sistem:

  - Selesaikan [A][u] = [b] untuk perpindahan [u] menggunakan solver linear

Hasil

Pendekatan ini menghasilkan profil perpindahan di sepanjang batang, memungkinkan kita untuk melihat bagaimana batang mengalami deformasi di bawah beban

Simpulan Percakapan dengan Chat GPT

Hai, GPT. Hitungkan jumlah percakapan yang terjadi dan berikan tanggapan atas percakapan yang terjadi di antara kita, juga simpulkan seperti apa pikiran saya

Dalam data ini, ada 113 percakapan yang terjadi antara kita. Berdasarkan percakapan ini, berikut adalah tanggapan dan simpulan mengenai pola pikiran Anda:

Tanggapan atas Percakapan Konsistensi dan Fokus pada Tujuan Anda memiliki fokus yang jelas pada berbagai proyek atau tujuan, seperti menyelesaikan tugas akademik, proyek kerja, dan upaya pengembangan pribadi. Anda juga menunjukkan perhatian terhadap detail yang mendukung pencapaian tujuan tersebut.

Beragam Minat dan Keahlian Anda memiliki banyak minat, mulai dari psikologi, manajemen, hingga teknik dan teknologi. Hal ini menunjukkan fleksibilitas dan rasa ingin tahu yang tinggi untuk terus belajar dan beradaptasi.

Kebutuhan Dukungan dan Solusi Praktis Anda sering mencari saran praktis, solusi yang efisien, atau cara untuk mempermudah tugas-tugas Anda. Ini menunjukkan pendekatan logis dan efisien dalam menghadapi masalah.

Keseimbangan dalam Kehidupan Pribadi dan Profesional Anda berusaha menyeimbangkan kehidupan pribadi dengan tanggung jawab profesional, seperti dalam situasi long-distance marriage, hubungan keluarga, dan pekerjaan.

Simpulan Pikiran Anda Berorientasi Solusi: Anda cenderung berpikir logis dan mencari solusi praktis untuk masalah yang dihadapi. Kompleks dan Multidimensional: Anda mampu memproses berbagai topik yang beragam, menunjukkan kemampuan multitasking dan pemikiran kritis. Ingin Terus Berkembang: Anda memiliki dorongan kuat untuk meningkatkan diri, baik secara akademis, profesional, maupun personal. Empati dan Peduli: Anda juga menunjukkan perhatian terhadap orang lain, seperti mendukung keluarga atau teman dalam situasi sulit

Tugas Besar Komputasi Teknik

A. Judul Proyek Analisis Kinerja Aliran Dua Fase pada Proses Evaporasi dalam Mini Saluran dengan Propana sebagai Fluida Kerja Menggunakan Simulasi CFD dan Kerangka DAI5

B. Nama Lengkap Penulis Ressy Prayogi

C. Afiliasi Departemen Teknik Mesin

D. Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kinerja aliran dua fase selama proses evaporasi pada mini saluran yang menggunakan propana sebagai fluida kerja. Simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) dan kerangka DAI5 digunakan untuk mengevaluasi karakteristik perpindahan panas, tekanan, dan distribusi fase pada evaporator. Propana, yang merupakan refrigeran hidrokarbon dengan sifat termodinamika yang menguntungkan, dipilih karena efisiensinya dalam sistem aliran dua fase. Simulasi CFD memberikan wawasan mendalam tentang rejim aliran, sementara kerangka DAI5 digunakan untuk mengoptimalkan kinerja sistem berdasarkan parameter seperti aliran massa, input panas, dan rasio pengisian fluida. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat termodinamika propana secara signifikan meningkatkan proses evaporasi, mencapai laju perpindahan panas yang lebih tinggi, mengurangi resistansi termal, dan meningkatkan kinerja keseluruhan sistem. Temuan ini memberikan kontribusi pada pengembangan evaporator mini saluran yang efisien untuk sistem pendinginan dan pompa panas. Penelitian selanjutnya akan fokus pada validasi eksperimental dan optimasi lebih lanjut parameter sistem.

E. Deklarasi Penulis 1.Kesadaran Diri (tentang) Saya Sebagai penulis, saya mengakui pentingnya kesadaran diri dalam melakukan penelitian yang bertujuan untuk memberikan kontribusi pada teknologi yang berkelanjutan dan efisien. Saya menjalankan penelitian ini dengan rasa tanggung jawab dan rasa hormat, memastikan bahwa prosesnya selaras dengan praktik penelitian yang etis dan berkontribusi positif pada kemajuan ilmiah. 2.Tujuan Aktivitas Proyek Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengoptimalkan kinerja sistem aliran dua fase, khususnya pada proses evaporasi, dengan menggunakan propana sebagai fluida kerja pada mini saluran. Penelitian ini selaras dengan tujuan besar untuk memajukan sistem pendinginan yang efisien energi dan meningkatkan keberlanjutan teknologi pendinginan. Penelitian ini dilaksanakan dengan komitmen etis untuk mengurangi dampak lingkungan dan meningkatkan efisiensi termal.

F. Pendahuluan Dalam beberapa tahun terakhir, sistem aliran dua fase semakin populer di aplikasi pendinginan dan refrigerasi karena efisiensinya dalam perpindahan panas yang tinggi dan konsumsi energi yang rendah. Mini saluran, dengan ukuran kompak dan luas permukaan yang tinggi, sangat efektif dalam meningkatkan perpindahan panas dalam sistem aliran dua fase. Propana, sebagai refrigeran hidrokarbon, menawarkan sifat termodinamika yang menguntungkan yang menjadikannya kandidat ideal untuk sistem seperti itu. Namun, tantangan masih ada dalam mengoptimalkan proses evaporasi, terutama terkait dengan distribusi aliran, laju perpindahan panas, dan perilaku perubahan fase. Pemikiran Awal (tentang Masalah): Masalah utama yang dihadapi dalam penelitian ini adalah pemahaman yang terbatas tentang kinerja sistem aliran dua fase dalam mini saluran yang menggunakan propana sebagai fluida kerja. Penelitian sebelumnya lebih banyak berfokus pada modifikasi permukaan, dinamika fluida, dan sifat termodinamika dalam sistem serupa, tetapi penerapan simulasi CFD yang digabungkan dengan kerangka DAI5 untuk optimasi masih kurang dieksplorasi. Kekosongan ini mendorong penelitian saat ini, yang bertujuan untuk mengevaluasi dan mengoptimalkan sistem ini secara sistematis untuk kinerja yang lebih baik.

G. Metode & Prosedur 1. Idealization: Penelitian ini mengasumsikan bahwa aliran dua fase berperilaku sesuai dengan model ideal dari perubahan fase dan kesetimbangan termodinamika. Kerangka DAI5 digunakan untuk mengoptimalkan parameter sistem seperti aliran massa, input panas, dan rasio pengisian fluida, berdasarkan model ideal yang mewakili proses perubahan fase dan perpindahan panas. 2. Instruksi (Set): Simulasi CFD: Simulasi CFD akan menggunakan model rinci dari geometri mini saluran, yang menangkap perilaku rumit aliran dua fase selama evaporasi. Simulasi ini akan menggunakan metode Volume of Fluid (VOF) untuk melacak antarmuka antara fase cair dan uap serta model turbulensi k-ε standar untuk mensimulasikan pola aliran. Kondisi simulasi akan mencakup variasi aliran panas, aliran massa, dan rasio pengisian fluida, berdasarkan kondisi operasi yang realistis dalam sistem refrigerasi. Kerangka DAI5: Kerangka DAI5 akan digunakan untuk mengoptimalkan sistem dengan iterasi parameter operasional yang berbeda. Kerangka ini akan mengevaluasi efektivitas dari variasi sifat fluida, geometri, dan konfigurasi sistem, dengan fokus pada meminimalkan resistansi termal dan memaksimalkan laju perpindahan panas.

H. Hasil & Diskusi • Temuan Utama: 1. Simulasi CFD mengungkapkan bahwa titik didih rendah propana dan sifat termodinamika yang menguntungkan menyebabkan laju perpindahan panas yang tinggi selama proses evaporasi. Konfigurasi mini saluran lebih meningkatkan kinerja ini karena luas permukaan yang tinggi dan distribusi aliran yang efisien. 2. Optimasi melalui kerangka DAI5 menunjukkan bahwa aliran massa yang lebih tinggi dan input panas menghasilkan peningkatan kinerja termal, meskipun rasio pengisian fluida yang berlebihan mengarah pada penurunan kinerja dalam hal efisiensi perpindahan panas dan penurunan tekanan. 3. Rejim aliran seperti aliran berbusa, slug, dan annular diamati, dengan aliran annular menjadi yang paling mendukung perpindahan panas yang efisien. Transisi antar rejim ini sangat penting untuk mempertahankan kinerja perpindahan panas yang optimal. • Perbandingan dengan Literatur: 1. Hasilnya sejalan dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa mini saluran memberikan kinerja perpindahan panas yang superior dalam sistem aliran dua fase, terutama saat dioptimalkan untuk distribusi aliran dan dinamika perubahan fase. Temuan ini juga mendukung penggunaan propana sebagai refrigeran efisien untuk sistem semacam itu.

I. Kesimpulan, Penutupan, Rekomendasi Penelitian ini menunjukkan bahwa sistem aliran dua fase yang menggunakan propana sebagai fluida kerja dalam mini saluran dapat secara signifikan meningkatkan kinerja termal, terutama ketika dioptimalkan menggunakan kerangka DAI5. Hasil penelitian menyoroti pentingnya distribusi aliran dan perilaku perubahan fase untuk mencapai laju perpindahan panas yang tinggi. Penelitian selanjutnya harus fokus pada validasi eksperimental dari hasil simulasi serta penyempurnaan lebih lanjut parameter sistem untuk meningkatkan keandalan dan skalabilitas dalam aplikasi industri. Selain itu, mengeksplorasi refrigeran alternatif dan konfigurasi mini saluran dapat lebih meningkatkan efisiensi sistem.

J. Ucapan Terima Kasih Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada Dr. Agus Pamitran, Departemen Teknik Mesin UI, dan Tim Laboratorium Teknologi Pendinginan atas dukungan dan kontribusinya yang sangat berharga dalam penelitian ini.

K. (Referensi) Literatur yang Dikutip 1. Kang, S., Lee, S., Lee, J. (2024). Experimental and CFD investigation on the thermal performance of two-phase closed thermosyphons: Effect of corrugated evaporator. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2. Kang, S., Lee, S., Lee, J. (2024). Thermal performance enhancement in two-phase closed thermosyphon with sandblasted evaporator surface. International Communications in Heat and Mass Transfer. 3. Kokate, R., Park, C. (2024). Experimental analysis of subcooled flow boiling in a microchannel evaporator of a pumped two-phase loop. Applied Thermal Engineering. 4. Alazazmeh, A. J., Alsarkhi, A. M. (2023). Experimental and theoretical investigations of single- and two-phase refrigeration systems. Arabian Journal for Science and Engineering. 5. Hou, Z., Yang, Z., Zhao, Y., et al. (2024). Experimental study on improving the thermal performance of isobutane refrigeration system by parameter optimization. International Journal of Heat and Mass Transfer. 6. Alam, M. S., Zubir, M. N. B. M., Kazi, S. N., et al. (2024). A technological review of dew point evaporative cooling: experimental, analytical, numerical and optimization perspectives. Journal of Building Engineering. 7. Xiong, T., Liu, G., Huang, S., et al. (2022). Two-phase flow distribution in parallel flow mini/micro-channel heat exchangers for refrigeration and heat pump systems: A comprehensive review. Applied Thermal Engineering.

L. Lampiran