Kursus Skripsi Tesis Disertasi Ansys ~ “ANSYS CFD untuk Analisis Thermal dan Optimasi Heatsink: Dari Dasar hingga Implementasi Profesional”
Berikut silabus 10x sesi (masing-masing ±1,5 jam) untuk ANSYS CFD: Analisis Heatsink:
“ANSYS CFD untuk Analisis Thermal dan Optimasi Heatsink: Dari Dasar hingga Implementasi Profesional”
Sesi 1: Pengenalan CFD dan Aplikasi Heatsink
Materi:
-
Prinsip dasar Computational Fluid Dynamics (CFD).
-
Aliran panas (konduksi, konveksi, radiasi).
-
Peran heatsink dalam sistem elektronik dan mekanik.
-
Workflow simulasi di ANSYS Fluent (Pre-processing → Solver → Post-processing).
-
Studi kasus: Analisis termal CPU/GPU heatsink.
Praktikum:
-
Eksplorasi antarmuka ANSYS Workbench & Fluent.
-
Membuka contoh model heatsink sederhana.
-
Identifikasi domain fluida dan solid.
Tugas:
-
Membuat ringkasan tipe-tipe heatsink dan perbedaan pendinginan natural vs forced convection.
Sesi 2: Persiapan Geometri Heatsink
Materi:
-
Pembuatan geometri di ANSYS SpaceClaim / DesignModeler.
-
Mengimpor model CAD (STEP/IGES).
-
Menentukan domain fluida di sekitar heatsink.
-
Best practice: Simplifikasi geometri untuk CFD tanpa mengorbankan akurasi.
Praktikum:
-
Membuat model heatsink sederhana (base + fins).
-
Membuat enclosure fluida untuk simulasi udara.
Tugas:
-
Membuat 2 variasi geometri heatsink (fin rapat vs fin jarang).
Sesi 3: Meshing Heatsink untuk CFD
Materi:
-
Jenis mesh: tetrahedral, hexahedral, inflation layers.
-
Mesh refinement di area tipis (fin).
-
Mesh quality metrics (orthogonal quality, skewness).
-
Mesh independence study.
Praktikum:
-
Membuat mesh dengan inflation layer pada interface solid-fluid.
-
Melakukan mesh refinement di sekitar fin.
Tugas:
-
Lakukan mesh sensitivity test (coarse vs fine mesh) dan catat perbedaannya.
Sesi 4: Definisi Material dan Boundary Condition
Materi:
-
Menentukan properti material (Aluminium 6061, Copper).
-
Menambahkan properti udara sebagai fluida pendingin.
-
Boundary condition: heat flux, constant temperature, inlet velocity, outlet pressure.
-
Definisi interface conjugate heat transfer (CHT).
Praktikum:
-
Assign material untuk heatsink dan udara.
-
Mengatur heat source di base heatsink.
-
Setup inlet (kecepatan udara) dan outlet.
Tugas:
-
Buat 2 variasi simulasi dengan material berbeda (Aluminium vs Copper).
Sesi 5: Setup Solver di ANSYS Fluent
Materi:
-
Pemilihan solver: Pressure-based vs Density-based.
-
Energy equation: Aktivasi dan parameter penting.
-
Model konveksi alami (natural convection).
-
Tips mempercepat konvergensi simulasi termal.
Praktikum:
-
Setup solver untuk analisis steady-state.
-
Jalankan simulasi heatsink dengan forced convection.
Tugas:
-
Bandingkan hasil simulasi natural vs forced convection.
Sesi 6: Post-Processing Analisis Heatsink
Materi:
-
Membaca distribusi temperatur pada fins.
-
Visualisasi vektor aliran udara.
-
Menghitung heat transfer coefficient (HTC).
-
Evaluasi thermal resistance (Rth) desain heatsink.
Praktikum:
-
Membuat kontur temperatur pada fins.
-
Menghitung Rth berdasarkan hasil simulasi.
Tugas:
-
Buat laporan analisis awal dengan grafik temperatur dan aliran udara.
Sesi 7: Analisis Parametrik Heatsink
Materi:
-
Variasi jumlah fin, ketebalan, dan jarak antar fin.
-
Analisis efek kecepatan udara terhadap pendinginan.
-
Studi sensitivitas parameter desain.
Praktikum:
-
Menggunakan ANSYS Workbench Parameter Set untuk variasi desain.
-
Membandingkan hasil variasi kecepatan udara.
Tugas:
-
Buat tabel perbandingan antara 3 variasi desain heatsink dan analisis performanya.
Sesi 8: Optimasi Desain Heatsink
Materi:
-
Dasar optimasi termal pada heatsink.
-
Trade-off antara kinerja pendinginan vs ukuran.
-
Menggunakan ANSYS DesignXplorer untuk optimasi otomatis.
Praktikum:
-
Menentukan parameter optimasi (jumlah fin, tinggi fin).
-
Menjalankan optimasi dengan response surface.
Tugas:
-
Buat laporan desain optimal dengan grafik hasil optimasi.
Sesi 9: Simulasi Heatsink dengan Beban Transien
Materi:
-
Perbedaan steady-state vs transient thermal analysis.
-
Setup beban panas berubah terhadap waktu.
-
Analisis performa heatsink saat beban fluktuatif.
Praktikum:
-
Membuat simulasi transien dengan step perubahan heat load.
-
Membaca grafik temperatur terhadap waktu.
Tugas:
-
Simulasikan respon heatsink saat beban meningkat 50% dalam 30 detik.
Sesi 10: Studi Kasus dan Proyek Akhir
Materi:
-
Studi kasus: Heatsink untuk CPU/power electronics.
-
Best practices industri.
-
Troubleshooting umum di simulasi termal.
Praktikum:
-
Proyek akhir: Merancang, mensimulasikan, dan mengevaluasi heatsink lengkap.
-
Presentasi hasil simulasi (distribusi temperatur, Rth, HTC).
Tugas:
-
Membuat laporan akhir dengan rekomendasi desain heatsink.
