📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen

MODEL NUMERIK UNTUK EVOLUSI KETEBALAN ES MENGGUNAKAN METODE FTCS DAN CFDM

Proses pelelehan es di dalam pipa merupakan fenomena perubahan fase yang dipengaruhi oleh kondisi termal, difusi, serta bentuk geometri domain. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji model numerik pelelehan es dengan menggunakan metode Forward Time Centered Space (FTCS) orde empat dan Compact Finite Di!erence Method (CFDM) orde empat. Ketebalan es dimodelkan sebagai fungsi dua dimensi terhadap ruang dan waktu yang memenuhi persamaan adveksi-difusipelelehan. Beberapa formulasi laju pelelehan dikaji, yaitu baseline melting, heattransfer modification, sub-melting formulation, dan oscillatory sub-melting. Model tersebut diterapkan pada geometri lingkaran dan elips untuk melihat pengaruh bentuk domain terhadap distribusi ketebalan es, lokasi puncak, serta evolusi ketebalan maksimum terhadap waktu. Hasil simulasi tanpa difusi menunjukkan bahwa kedua metode numerik mampu mereproduksi solusi analitik dengan sangat baik. Pada kasus dengan difusi, FTCS dan CFDM menghasilkan profil ketebalan, nilai puncak, dan lokasi puncak yang sangat berdekatan. Perbedaan utama antara keduanya terletak pada efisiensi komputasi, dengan metode FTCS yang secara umum membutuhkanwaktu simulasi lebih singkat dibandingkan CFDM. Selain itu, hasil penelitian menunjukkan bahwa difusi berperan dalam meratakan distribusi ketebalan es dan menurunkan nilai puncak, sedangkan parameter heat-transfer dan parameter submelting memengaruhi intensitas perubahan ketebalan es. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi dasar dalam pengembangan model numerik untuk proses pelelehan es dan fenomena perubahan fase lainnya pada sistem perpipaan.