Buku ajar CFD Water Hammer: Teori, Pemodelan, dan Praktik Simulasi untuk Teknik Mesin disusun sebagai panduan komprehensif dalam memahami fenomena water hammer pada sistem perpipaan serta penerapan simulasi numerik berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD). Buku ini mengintegrasikan konsep dasar mekanika fluida, persamaan pengatur aliran transien, hingga strategi numerik dan implementasi praktis menggunakan perangkat lunak seperti STAR-CCM+. Pembahasan dilengkapi dengan studi kasus industri, panduan pemodelan komponen, serta teknik validasi dan verifikasi hasil simulasi. Selain itu, buku ini juga menyajikan pendekatan optimasi desain dan analisis risiko untuk meningkatkan keandalan sistem. Dengan pendekatan sistematis dan aplikatif, buku ini diharapkan menjadi referensi bagi mahasiswa, peneliti, dan praktisi teknik mesin dalam melakukan analisis dan pengembangan sistem perpipaan secara lebih akurat dan efisien.
DAFTAR ISI (tanpa nomor halaman)
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Bab 1. Pengantar CFD Water Hammer
Peran CFD dalam Desain & Analisis (Industri dan Riset)
Mengapa Water Hammer Penting di Industri
CFD vs Analisis 1D Metode Karakteristik
Peta Materi Buku
Bab 2. Konsep Dasar Mekanika Fluida dalam CFD
Persamaan Pengatur (Kontinuitas dan Momentum)
Kecepatan Rambat Gelombang (Wave Speed)
Persamaan Joukowsky
Klasifikasi Penutupan Katup
Rugi Gesek dan Redaman Gelombang
Bab 3. Model Fisik dan Numerik untuk Simulasi Transien
Pemodelan Kompresibilitas
Model Kavitasi
Model Turbulensi
Near-Wall Treatment dan y+
Pemilihan Model Turbulensi
Bab 4. Pemodelan Komponen (Pipa, Katup, Pompa, Tangki)
Elastisitas Pipa (Moens–Korteweg)
Valve Closure Law
Kurva Head–Flow dan Inersia
Reservoir dan Boundary Condition
Checklist Pemodelan
Bab 5. Mesh dan Kualitas Simulasi CFD
Workflow Simulasi
Pengaturan Fisika
Profil Penutupan Katup
Bab 6. Pengaturan Domain, Kondisi Batas, dan Parameter Simulasi
Verifikasi Numerik
Validasi dengan Persamaan Joukowsky
Pelaporan Ketidakpastian
Bab 7. Studi Kasus – Sistem Granulation Water Pump
Analisis Kontur dan Streamline
Pressure Drop dan Loss Coefficient
Evaluasi Visualisasi
Bab 8. Studi Kasus – Sistem Granulation Water Pump (Lanjutan)
Data Peralatan dan Operasi
Skenario Transien
Output Simulasi
Bab 9. Optimasi Berbasis CFD dalam Desain Teknik Mesin
Interpretasi Hasil Water Hammer
Strategi Mitigasi
Struktur Laporan Teknik
Bab 10. Post-Processing Hasil Transien
Data yang Dikumpulkan
Penyajian Grafik
Checklist Post-Processing
Bab 11. Model Surrogate dalam Optimasi CFD
Variasi Penutupan Katup
Uji Independensi Time Step
Uji Independensi Mesh
Tabel Sensitivitas
Bab 12. Bayesian Optimization dalam Desain CFD
Dampak Tekanan pada Sistem Nyata
Gaussian Process sebagai Model
Rekomendasi Desain Manufacturable
Bab 13. Penutup – Rekomendasi dan Arah Riset
Penulisan Kesimpulan
Batasan Studi
Arah Penelitian Lanjutan
Daftar Pustaka