Perpustakaan Digital ITB

Perubahan fase seperti pelelehan dan pembekuan merupakan fenomena perpindahan panas yang banyak dijumpai dalam berbagai proses alam maupun rekayasa. Fenomena ini melibatkan batas bergerak yang memisahkan dua fase material dan secara matematis dimodelkan sebagai masalah Stefan. Pada tugas akhir ini dikaji masalah Stefan satu dimensi dengan kondisi batas Dirichlet melalui pendekatan numerik berbasis finite volume method dan formulasi entalpi. Keunggulan formulasi entalpi terletak pada kemampuannya menangani perubahan fase tanpa perlu menentukan posisi antarmuka secara eksplisit, sehingga penyelesaian numerik masalah Stefan menjadi lebih sederhana. Hasil validasi menunjukkan bahwa solusi numerik yang diperoleh memiliki kesesuaian yang baik dengan solusi analitik acuan, sehingga metode yang digunakan dapat menggambarkan proses perubahan fase secara akurat. Selanjutnya, model numerik diterapkan pada simulasi pelelehan paraffin wax sebagai phase change material (PCM) dalam sistem manajemen termal pasif baterai kendaraan listrik. Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketebalan lapisan PCM tidak memengaruhi temperatur keadaan tunak (steady state) sistem, tetapi memengaruhi lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi tersebut. Selain itu, temperatur permukaan baterai merupakan faktor utama yang menentukan temperatur akhir PCM serta banyaknya material yang mengalami pelelehan. Kajian ini juga menunjukkan bahwa paraffin wax mampu menyerap kalor laten dan memperlambat kenaikan temperatur baterai, sehingga berpotensi digunakan sebagai material pendukung sistem manajemen termal pasif pada baterai kendaraan listrik.