Tentang metode tanpa mesh (meshfree methods) dalam computational fluid dynamics

Perkembangan pesat teknologi komputer menjadikan komputasi numerik sebagai salah satu alternatif utama metode analisis di dalam bidang mekanika fluida selain metode analitik dan eksperimental. Metode komputasi menjadi pengisi celah besar yang ada di antara metode analitik dan eksperimen. Metode eksperimen yang aplikatif memiliki kelemahan di sisi biaya dan waktu, sedangkan metode analitik memilki keterbatasan lingkup aplikasi.

Pada dasarnya, metode komputasi menyelesaikan permasalahan mekanika fluida dengan mencari solusi atas persamaan-persamaan dasar (governing equations) aliran fluida, yaitu persamaan konservasi massa, momentum, dan energi secara numerik. Metode numerik yang secara tradisional digunakan adalah finite volume method dan finite element method. Kedua metode ini tergolong di dalam grid-based method. Metode berbasis grid/atau mesh. Fluida yang pada dasarnya dianggap continuum oleh persamaan-persamaan dasar tersebut, dibagi menjadi elemen-elemen diskrit saling terhubung yang biasa disebut sebagai mesh. Dengan adanya diskretisasi ini, persamaan-persamaan dasar yang berupa partial differential equations dapat diubah menjadi persamaan aljabar dan diselesaikan secara numerik.

Proses pembangkitan mesh memegang peranan penting karena kualitas mesh menentukan kualitas solusi numerik yang diperoleh. Untuk permasalahan-permasalahan aliran internal di mana fluida mengalir di dalam wadah yg tetap, proses fine tuning untuk mendapatkan kualitas mesh yang semakin baik dapat dilakukan dengan mudah. Namun untuk permasalahan-permasalahan yang melibatkan pergerakan atau deformasi batas-batas aliran, hal ini sulit dilakukan karena proses pembangkitan ulang mesh dibutuhkan dalam setiap langkah waktu (time step).

Permasalahan yang melibatkan pergerakan atau deformasi batas-batas aliran lebih cocok dipelajari dari sudut pandang Lagrangian. Sementara itu, hampir semua grid-based method berangkat dari persamaan-persamaan dasar dalam bentuk Eulerian.

 

Facebook Comments