SIMULASI ALIRAN FLUIDA DAN PERSEBARAN PARTIKEL SAAT BERSIN

Beberapa penyakit menular sering kali disebarkan melalui udara, baik itu dengan persebaran melalui gerakan-gerakan partikel yang langsung menuju ke benda lain, pergerakan partikel yang menyebar secara random, atau bahkan partikel-partikel virus yang tinggal di udara atau disebut juga dengan istilah airborne.

Analisis persebaran atau tracking dari partikel-partikel ini relatif sulit untuk dilakukan karena kompleksitas dari gerakan partikel-partikel tersebut maupun variabel-variabel lainya seperti distribusi ukuran partikel yang sangat luas mulai dari mikron sampai ke milimeter. Salah satu metode yang cukup signifikan digunakan pada era yang serba digital ini adalah menggunakan metode numerik untuk menyelesaikan solusi aliran fluida yang dikenal juga dengan istilah computational fluid dynamics (CFD).

Menggunakan metode CFD, kita dapat memodelkan berbagai macam variabel seperti postur tubuh manusia, kecepatan bersin, arah angin, bahkan karakteristik dari partikel seperti diameter dan interaksinya dengan suhu dan tekanan udara. Hal yang pertama kali harus dilakukan adalah memodelkan ruangan dan manusia yang akan kita analisa aliran disekitarnya. Dalam contoh kasus ini terdapat dua orang yang saling berhadapan, salah satu dari mereka bersin dan kita ingin mengetahui pola distribusi aliran dan partikel disekitarnya:

contoh model manusia dan ruangan yang akan disimulasi

Kemudian, proses selanjutnya adalah meshing, atau mengkonversi model kita yang mula-mula kontinyu menjadi diskrit, sehingga kita dapat selesaikan solusi-solusi aliran fluida padanya secara numerik:

ilustrasi hasil meshing sistem

Kemudian, setelah meshing siap, proses terakhir adalah melakukan proses komputasi yang dilakukan oleh komputer kemudian diperoleh solusi-solusi aliran fluida seperti kecepatan udara, gerakan partikel, tekanan, temperatur dan lain sebagainya yang akan kita gunakan untuk analisa. Berikut adalah contoh pengambilan data berupa distribusi kecepatan serta trajectory (lintasan) dari partikel:

contoh distribusi kecepatan udara dan lintasan partikel terhadap waktu

Dari solusi numerik diatas dapat kita lihat dengan mudah karakteristik dari aliran yang terjadi dan dengan informasi tersebut kita dapat dengan mudah menganalisa fenomena fisika dari proses persebaran virus melalui udara. Untuk kasus yang lebih kompleks, metode ini dapat juga digunakan untuk reka ulang kejadian persebaran virus pada suatu lokasi tertentu, pada contoh kali ini velocity bekerjasama dengan tim dari BIM HVAC tools untuk merekonstruksi persebaran partikel pada suatu restoran dengan hasil sebagai berikut:

rekonstruksi persebaran partikel pada restoran

Dari ilustrasi diatas, para penyelidik dapat dengan mudah memprediksi fenomena yang mungkin terjadi pada kondisi tersebut dengan landasan berfikir yang kuat sehingga mempermudah proses rekonstruksi secara keseluruhan. Namun, perlu diingat bahwa simulasi ini hanyalah untuk memprediksi proses penyebaran dari partikel-partikel tersebut, untuk medical judgement seperti resiko penularan dan karakteristik dari virus itu sendiri perlu dikaji bersama dengan ahli virus.

Ilustrasi-ilustrasi diatas dilakukan menggunakan software openFOAM CFD.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang CFD, klik di sini.

By Caesar Wiratama

aeroengineering.co.id merupakan jasa layanan dibawah PT Markom Teknologi Engineering dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA. Pelajari selengkapnya di sini.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id 0815-4806-5205

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *