Perpustakaan Digital ITB

Bertambahnya kedalaman penambangan bawah tanah menyebabkan temperaturbatuan meningkat akibat gradien geothermal. Kondisi tersebut memperbesarperpindahan panas dari dinding batuan menuju udara ventilasi dan berpotensimeningkatkan beban termal di dalam terowongan. Penelitian ini bertujuan untukmenganalisis pengaruh gradien geothermal batuan, kekasaran dinding, dankecepatan udara masuk terhadap temperatur udara, kelembapan relatif, temperaturefektif, serta koefisien perpindahan panas konveksi menggunakanmetodeComputational Fluid Dynamics(CFD). Simulasi dilakukan menggunakan ANSYS Fluent 2025 R1 pada model terowonganskala laboratorium dengan penampang persegi berukuran 0,4 m × 0,4 m danpanjang 7,2 m. Model dilengkapi dengan dua pipa udara masuk berdiameter 0,11 m. Model turbulensi yang digunakan adalahRealizable k–?denganstandard wallfunctionsdan koreksi kekasaran. Udara lembap dimodelkan sebagai campuranudara kering dan uap air menggunakanspecies transporttanpa mempertimbangkankondensasi. Sebanyak 36 skenario simulasi disusun berdasarkan kombinasi variasitemperatur dinding, tinggi kekasaran ekuivalen butiran pasir, dan kecepatan udaramasuk. Hasil simulasi divalidasi terhadap data pengukuran laboratoriumpada tujuhtitik pengamatan. Hasil validasi menunjukkan bahwa model CFD mampu merepresentasikan kondisilaboratorium dengan galat rata-rata temperatur efektif sebesar 5,13%, kecepatanudara sebesar 8,95%, dan kelembapan relatif sebesar 10,56%, sedangkan galattemperatur udara berada pada rentang 7,01–11,13%. Uji paritas menghasilkankoefisien determinasi sebesar 0,9047 untuk temperatur efektif, 0,7202 untukkelembapan relatif, dan 0,8120 untuk temperatur udara. Gradien geothermal meningkatkan temperatur udara, kelembapan relatif, dan temperatur efektif, tetapitidak memberikan perubahan yang berarti terhadap koefisien perpindahan panaskonveksi. Kekasaran dinding juga tidak berpengaruh signifikan terhadap kondisitermal udara. Peningkatan faktor gesek Atkinson hingga tiga kali hanyamenurunkan koefisien konveksi sekitar 0,9% dan meningkatkan temperatur efektifsebesar 0,13 °C. Kecepatan udara masuk menjadi variabel yang paling dominan.Peningkatan kecepatan udara masuk dari 2,74 m/smenjadi 4,12 m/s meningkatkankoefisien konveksi serta menurunkan temperatur udara dan temperatur efektif.Koefisien konveksi hasil CFD dapat diperkirakan menggunakan persamaan h_CFD= 2,286 ? 6,29 × 10?? Re + 55,98K dengan R² = 0,548,Re merupakan bilanganReynolds dan K (kg/m³) merupakan faktor gesek Atkinson menurut McPherson.Pada kondisi ekstrem, skenario kekasaran dinding maksimum dan gradiengeothermal maksimum menghasilkan temperatur efektif masing-masing sebesar27,19 °C dan 27,09 °C sehingga melebihi batas maksimum 27 °C. Peningkatankecepatan udara masuk dari 2,73 m/s menjadi 4,12 m/s mampu menurunkantemperatur efektif masing-masing menjadi 26,90 °C dan 26,98 °C sehingga kembalimemenuhi ketentuan.