Bagi para engineer, peneliti, maupun mahasiswa teknik, OpenFOAM merupakan salah satu perangkat lunak Computational Fluid Dynamics (CFD) berbasis open-source yang paling powerful dan fleksibel. Berbeda dengan software CFD komersial berbasis antarmuka grafis (GUI), OpenFOAM bekerja menggunakan baris perintah (command line) dan struktur berkas yang terorganisir.

Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari alur kerja (workflow) dasar simulasi CFD pertama Anda menggunakan OpenFOAM, mulai dari memahami struktur folder kasus hingga melakukan analisis hasil simulasi di ParaView.

Memahami 3 Folder Utama dalam Kasus OpenFOAM

Setiap kasus (case directory) di OpenFOAM selalu dibangun di atas tiga folder utama. Memahami fungsi ketiga folder ini adalah kunci utama menguasai OpenFOAM:

Plaintext

case_directory/
├── 0/          # Initial & Boundary Conditions
├── constant/   # Material & Transport Properties
└── system/     # Simulation Control & Numerical Schemes

1. Folder 0/ (Zero Folder)

Folder ini menyimpan kondisi awal (initial conditions) dan kondisi batas (boundary conditions) dari simulasi.

  • U: Definisi profil kecepatan fluida (misal: inlet velocity).
  • p: Definisi tekanan (pressure).
  • Variabel Turbulensi: Parameter seperti k, ε, atau ω jika menggunakan model turbulensi.

2. Folder constant/

Folder ini berisi properti fisik dan fisik-kimia dari fluida yang disimulasikan:

  • transportProperties: Nilai viskositas kinematik (ν).
  • turbulenceProperties: Pemilihan model turbulensi (misalnya k- ω SST atau k-ε).
  • polyMesh/: Folder lokasi penyimpanan geometri mesh hasil dari generator mesh.

3. Folder system/

Folder ini berisi instruksi bagaimana simulasi akan dieksekusi:

  • controlDict: Menentukan jenis solver yang digunakan (misal: simpleFoam, pimpleFoam), waktu mulai, jumlah iterasi, dan interval penyimpan data.
  • blockMeshDict: Parameter pembentukan geometri dan meshing dasar.
  • fvSchemes & fvSolution: Pengaturan skema diskretisasi numerik dan toleransi konvergensi (residuals).

Alur Kerja Simulasi CFD Sederhana (SimpleFoam)

Sebagai contoh kasus, kita menggunakan kasus alir incompressible steady-state (pitzDaily) menggunakan solver simpleFoam.

Langkah 1: Persiapan dan Geometri Mesh

Buka terminal Anda, pastikan berada di direktori utama kasus simulasi, lalu jalankan perintah pembuat mesh:

Bash

blockMesh

Perintah ini akan membaca file system/blockMeshDict dan membuat struktur grid/mesh yang disimpan otomatis di folder constant/polyMesh/.

Langkah 2: Mempercepat Pemeriksaan Mesh di ParaView

Sebelum mengeksekusi simulasi, Anda dapat membuat file dummy berekstensi .foam untuk melihat bentuk mesh di ParaView:

Bash

touch firstrun.foam

Buka ParaView, pilih File > Open, buka file firstrun.foam, lalu ubah tampilan dari Surface menjadi Surface with Edges untuk mengecek kerapatan elemen mesh.

Langkah 3: Menjalankan Solver (simpleFoam)

Kembali ke terminal, eksekusi solver dengan mengetikkan:

Bash

simpleFoam

Solver akan mulai menghitung iterasi persamaan momentum dan kontinuitas. Simulasi akan berhenti secara otomatis saat memenuhi batas iterasi atau ketika residual error telah mencapai kriteria konvergensi (misalnya 10^{-6}). Setelah selesai, folder-folder hasil iterasi baru (seperti 100/, 200/, dst.) akan terbentuk otomatis.

Langkah 4: Visualisasi Hasil Simulasi (Post-Processing)

  1. Buka kembali aplikasi ParaView.
  2. Refresh atau muat ulang file firstrun.foam.
  3. Pada dropdown variabel, ubah tampilan dari Solid Color menjadi U (Kecepatan) atau p (Tekanan).
  4. Anda dapat menggeser slider waktu/iterasi di bagian atas untuk melihat perkembangan kontur aliran fluida dari iterasi awal hingga konvergen.

Kesimpulan

Menjalankan simulasi CFD pertama di OpenFOAM sebenarnya sangat terstruktur: siapkan 3 folder utama (0/, constant/, system/), jalankan blockMesh, eksekusi solver, dan analisis hasilnya di ParaView. Dengan memahami dasar-dasar ini, Anda siap mengeksplorasi berbagai jenis kasus simulasi fluida yang lebih kompleks.