Optimum Grid Generation - kasus aliran pada 2 plat datar

Memahami Grid Dependency

Pengaturan grid dalam sebuah simulasi merupakan faktor yang sangat penting untuk diperhatikan karena mempengaruhi keberhasilan/ tingkat ketelitian dari hasil simulasi. Dalam membentuk grid pada sebuah domain, kita harus mengerti karakteristik dari fluida yang mengalir, misalnya memperhatikan daerah lapisan batas (boundary layer), viskositas dan densitas fluida, kecepatan aliran, dan luas permukaan aliran (channel). Dari hal-hal tersebut, kita dapat mendesain sebuah susunan grid (meshing) yang tepat sesuai dengan fenomena fisikal yang sebenar nya terjadi, sehingga hasil dari simulasi yang dibuat dapat memberikan interpretasi yang benar.

Untuk membuat meshing, kita dapat membagi grid menjadi beberapa segmen di dalam domain. Penentuan jumlah segmen dan jumlah cell pada setiap segmen bergantung pada seberapa banyak faktor yang mempengaruhi fenomena aliran yang disimulasikan dan tingkat ketelitian hasil yang diinginkan, sehingga dibutuhkan kepekaan (sense) dari user yang melakukan simulasi. Berikut adalah contoh penggunaan Grid Dependency menggunakan CFDSOF.

Optimum grid generation with CFDSOF

Kasus :

Aliran fluida mengalir di antara dua buah plat dengan panjang L = 1m dan tinggi H = 0.1m, dengan kecepatan u = 2 m/s. Dynamic viscous μ = 4 x 10^-5kg/m.s, densitas ρ = 1.2 kg/m³.

Untuk mengetahui gambaran profile kecepatan dari aliran tersebut sepanjang plat, maka daerah di antara plat tersebut harus dibagi menjadi beberapa segmen yang sesuai.

1.      Membangun domain

Menentukan panjang dan lebar domain

2.      Atur cell

Menentukan jumlah cell untuk arah-x (50 cell) dan arah-y (30 cell)

3.      Bangun grid

4.      Atur segmen

Menentukan jumlah segmen dan jumlah cell untuk setiap segmen pada arah-x

5.      Bangun grid

Membangun grid untuk arah-y

6.      Atur segmen

Menentukan jumlah segmen dan jumlah cell untuk setiap segmen pada arah-y

7.      Modifikasi segmen

Memodifikasi segmen ke-1 pada arah-y dengan memberikan faktor pemberat di awal sebesar 1,5

Kemudian, memodifikasi segmen ke-3 pada arah-y dengan memberikan faktor pemberat di akhir sebesar 1,5

Memodifikasi segmen ke-2 pada arah-x dengan memberikan faktor pemberat di awal sebesar 1,75

8.      Hasil

Bentuk akhir dari grid yang telah dibuat. Pada arah-x grid terbagi kedalam 2 segmen, sedangkan pada arah-y grid terbagi kedalam 3 segmen. Pada segmen ke-1 arah x, jumlah cell dibuat rapat dan rata dengan tujuan untuk memberikan ketelitian yang lebih besar pada daerah inlet, kemudian pada segmen ke-2, kerapatan dari setiap cell berkurang secara gradual karena aliran semakin berkembang. Pada arah-y, segmen ke-1 dan segmen ke-3 dibuat lebih rapat pada daerah batas dengan tujuan agar interpretasi aliran pada daerah lapisan batas lebih tepat dengan kondisi real nya.

Posted in: grid dependency,optimum grid generation