Rizqi Rizaldi Azis

Introduction

Perkenalkan nama saya Rizqi Rizaldi Azis. Saya adalah mahasiswa program studi Teknik Perkapalan FTUI dengan NPM 2106704420.

Resume

Pada pertemuan tanggal 26/05/2023 saya berkesempatan untuk berkenalan dengan Pak DAI. Pak DAI mengajarkan saya tentang perbedaan perspektif mahasiswa dan dosen. Banyak cabang ilmu di dunia ini, kita harus melihat realitas kecuali ilmu agama. Dalam belajar, tidak masalah untuk mencari berbagai perspektif. Belajar berawal didasari oleh kesadaran, kita wajib memiliki kesadaran (consciousness). Kita didogma untuk mengikuti sebuah ajaran dan Ikuti ajaran yg sudah pasti benar. Namun sebenar-benarnya sebuah ajaran, tidak ada yang mutlak benar. Kebenaran yang mutlak hanya milik Tuhan. Pak DAI juga membuka diskusi di kelas yang membuat mahasiswa berpikir kritis. Salah satu topik yang diangkat adalah tidak ada yang exact dalam sains walaupun sains adalah ilmu exact. Sebagai contoh, tidak ada angka 2 exact. Angka hanyalah sebuah pendekatan.

Design & Optimization of Pressurized Hydrogen Storage

Case study : mendesain wadah hidrogen kapasitas 1 liter dan tekanan 8 bar dengan harga maksimal 500 ribu rupiah menggunakan metode numerik yang telah dipelajari.

Dalam menyelesaikan project ini, saya menggunakan ChatGPT untuk mencari bantuan informasi. Berikut adalah respons ChatGPT 1. Tentukan Model Matematika: Pertama, Anda perlu menentukan model matematika yang sesuai untuk menganalisis dan merancang wadah hidrogen. Hal ini melibatkan pemodelan dan persamaan yang relevan dengan tekanan, volume, dan harga. 2. Pilih Metode Numerik: Setelah memiliki model matematika yang tepat, pilih metode numerik yang sesuai untuk memecahkan persamaan atau sistem persamaan tersebut. Beberapa metode numerik yang umum digunakan dalam permasalahan seperti ini adalah metode iterasi, metode elemen hingga, atau metode beda hingga. 3. Tentukan Parameter dan Batasan: Tetapkan parameter seperti ketebalan dinding wadah, bahan yang akan digunakan, dan batasan-batasan lain yang relevan. Misalnya, Anda mungkin ingin mempertimbangkan tekanan kerja yang aman untuk wadah dan batasan harga maksimal. 4. Implementasikan Metode Numerik: Implementasikan metode numerik yang telah Anda pilih dalam bahasa pemrograman atau alat perangkat lunak yang sesuai. Ini melibatkan pemodelan persamaan matematika dalam kode dan memecahkannya menggunakan metode numerik yang dipilih. 5. Analisis dan Optimasi: Gunakan hasil dari metode numerik untuk menganalisis wadah hidrogen yang dirancang. Jika hasil tidak memenuhi kriteria yang ditetapkan (misalnya, harga melebihi batas maksimal), Anda perlu mengoptimasi desain dengan mengubah parameter atau batasan yang relevan. 6. Validasi dan Evaluasi: Terakhir, validasi dan evaluasi desain wadah hidrogen yang dirancang. Pastikan bahwa wadah tersebut memenuhi persyaratan keamanan dan kinerja yang diperlukan. Anda juga perlu mempertimbangkan faktor-faktor lain seperti material yang aman untuk menyimpan hidrogen, teknik fabrikasi, dan persyaratan keamanan.

Lalu saya bertanya pada ChatGPT untuk contoh pendekatannya, berikut adalah respon ChatGPT:

1. Model Matematika: Misalkan wadah memiliki bentuk silinder dengan jari-jari r dan tinggi h. Kapasitas wadah dapat dihitung dengan rumus: V = πr^2h Tekanan dalam wadah dihubungkan dengan ketebalan dinding wadah dan sifat-sifat materialnya. Harga wadah dapat ditentukan berdasarkan jumlah material yang dibutuhkan untuk membangunnya. 2. Pilih Metode Numerik: Metode numerik yang dapat Anda gunakan adalah metode optimasi seperti metode penurunan gradien atau metode genetika. Metode ini akan membantu Anda mencari nilai optimal untuk variabel-variabel yang mempengaruhi desain wadah, seperti jari-jari r dan tinggi h, dengan meminimalkan harga wadah. 3. Tentukan Parameter dan Batasan: Tentukan batasan pada ketebalan dinding wadah, yang terkait dengan keamanan dan kemampuan wadah untuk menahan tekanan hidrogen. Tentukan juga batasan pada harga maksimal 500 ribu yang dapat Anda tetapkan. 4. Implementasikan Metode Numerik: Pilih salah satu metode numerik yang telah Anda pilih dan implementasikan dalam bahasa pemrograman seperti Python atau MATLAB. Tuliskan fungsi tujuan (fungsi harga) dan fungsi batasan sesuai dengan persyaratan yang telah ditetapkan. Gunakan metode numerik tersebut untuk mencari nilai optimal dari variabel-variabel yang mempengaruhi desain wadah. 5. Analisis dan Optimasi: Analisis hasil dari metode numerik yang Anda implementasikan. Jika hasil tidak memenuhi batasan atau kriteria yang ditetapkan, pertimbangkan untuk mengubah batasan atau menggunakan metode numerik yang berbeda. Ulangi proses optimasi hingga Anda mendapatkan desain wadah yang sesuai dengan kriteria yang ditetapkan. 6. Validasi dan Evaluasi: Validasi desain wadah yang telah Anda rancang dengan memastikan bahwa itu memenuhi persyaratan keamanan dan kinerja yang diperlukan. Evaluasi harga dan biaya desain wadah untuk memastikan bahwa itu tetap di bawah batasan maksimal yang ditentukan.

Final Report of Case Study of Pressurized Hydrogen Storage Optimization Project

Dimensi Storage

Saya menggunakan bantuan ChatGPT untuk mendapatkan dimensi hydrogen storage berkapasitas 1 liter dan tekanan 8 bar. Output dari code adalah bentuk storage, jari-jari, tinggi, dan luas permukaan

  import numpy as np
  from scipy.optimize import minimize

  def calculateSurfaceArea(x):
  radius, height = x
  return 2 * np.pi * radius * height + 2 * np.pi * radius**2

  def volumeConstraint(x, volume_target):
  radius, height = x
  return np.pi * radius**2 * height - volume_target

  capacity_target = 1000  # 1 liter = 1000 cm³
  pressure_target = 8  # bar

  def optimizationProblem(x):
  return calculateSurfaceArea(x)  

  initial_guess = [0.5, 0.5]  # Adjusted initial guess for demonstration
  constraints = [{'type': 'ineq', 'fun': lambda x: volumeConstraint(x, capacity_target)}]
  bounds = [(0, None), (0, None)]
  result = minimize(optimizationProblem, initial_guess, method='SLSQP', bounds=bounds, constraints=constraints)
  radius_optimal, height_optimal = result.x
  surface_area_optimal = calculateSurfaceArea([radius_optimal, height_optimal])

  print('The optimal radius is approximately:', round(radius_optimal, 2), 'cm')
  print('The optimal height is approximately:', round(height_optimal, 2), 'cm')
  print('The optimal surface area is approximately:', round(surface_area_optimal, 2), 'cm^2')

berikut adalah output code tersebut berupa dimensi storage dengan bentuk cylindrical:

Material

Saya menggunakan material sebagai berikut:

Material tersebut memenuhi luas permukaan yang dibutuhkan. Material tersebut memiliki yield strenght sebesar 300MPa dan ketebalan 0.5mm. Saya meminta bantuan ChatGPT apakah material tersebut aman untuk tekanan 8 bar. Berikut adalah kodenya:

   import math

   radius = 5.42  # cm (Cylinder radius)
   height = 10.84  # cm (Cylinder height)
   surface_area = 553.58  # cm^2 (Cylinder surface area)

   def calculate_volume(radius, height):
   return math.pi * radius**2 * height

   def calculate_thickness(volume, surface_area):
   return volume / surface_area

   def calculate_hoop_stress(thickness, radius, pressure):
   return (pressure * radius) / thickness

   volume = 1000  # cm^3 (1 liter)
   pressure = 8 * 10**5  # Pa (Internal pressure)
   atmospheric_pressure = 101300  # Pa (Atmospheric pressure)
   yield_strength = 300000000  # Pa (Yield strength of the material)

   target_thickness = 0.5  # cm (Desired thickness)

   min_thickness = 0.2  # cm
   max_thickness = 1.0  # cm
   increment = 0.1  # cm

   thickness = min_thickness

   while thickness <= max_thickness:
   hoop_stress = calculate_hoop_stress(thickness, radius, pressure - atmospheric_pressure)
   print(f"With thickness of {thickness:.2f} cm, allowable hoop stress is {hoop_stress:.2f} Pa")

   if hoop_stress <= yield_strength:
       print("SAFE: The hoop stress is within the yield strength limit.")
   else:
       print("The hoop stress exceeds the yield strength of the material.")

   thickness += increment

berikut adalah output code:

Kesimpulan

Hydrogen storage dengan volume 1 liter, tekanan 8 bar, dan harga maksimal Rp500.000 memiliki bentuk silinder dengan jari-jari 5.42 cm dan tinggi 10.84 cm serta luas permukaan 553.58 cm^2. Material yang digunakan adalah stainless steel BA SS 430 dengan ketebalan 0.5mm dan yield strength 300MPa dari Wijaya Makmur Santosa. Harga bahan yang dibutuhkan adalah Rp305.000.

Link Video