One-Dimensional Steady State Diffusion. Case 2: Large Plate (Aplikasi CFD)

Sebuah plat lebar memiliki ketebalan L = 2 cm dengan konduktivitas termal konstan k = 0.5 W/m/K dan pembangkitan panas seragam q = 1000 kW/m3. Temperatur pada permukaan A dan B adalah 100 oC dan 200oC. Diasumsikan dimensi dalam arah y dan z sangat besar di mana gradien temperatur hanya signifikan dalam arah x. Simulasikan distribusi temperatur keadaan setimbang.
"Governing equation" adalah

   


Langkah-langkah simulasi CFD pada software CFDSOF adalah sbb:


1. Alokasi memori pada software CFDSOF

2. Menentukan domain : Sesuai dengan kasus di atas maka dimasukkan domain p x l x t = 0.02 x 1 x 1. Dalam arah x (i) domain dibagi menjadi 7 cell dan dalam arah y (j) domain dibagi menjadi 3 cell.

3. Menentukan input model : mengaktifkan "hitung temperatur" dan "wall konduktif".

4. Mengatur cell : Wall 1&3 adalah wall boundary dan wall 2 adalah plat

5. Menentukan kondisi sempadan pada wall 1 : Temperatur 373 K.

6. Menentukan kondisi sempadan wall 3 : Temperatur 473 K.

7. Menentukan kondisi sempadan wall 2 : konduktifitas termal 0.5 W/m/K dan Laju panas volumetrik 1000 kW/m3.

8. Melakukan iterasi

9. Melihat grafik kontur temperatur dan memplot sumbu XY ( panjang vs temperatur)

Dapat dilihat pada grafik plot xy bahwa temperatur merupakan fungsi parabolic dari panjang plat. Pada panjang plat kira-kira 1.25 cm terdapat temperatur paling tinggi. Kondisi ini sesuai dengan "governing equation" yaitu perpindahan panas akibat konduktivitas termal dan sumber panas.