Platform khusus membahas seputar teori Computational Fluid Dynamics

Suku konveksi pada persamaan Navier–Stokes, memiliki bentuk persamaan divergensi yang umumnya diselesaikan menggunakan skema Gauss dengan beberapa pilihan interpolasi seperti berikut. Dalam matematika, bounded berarti “terdefinisi” dalam suatu batas nilai minimum atau maksimum x yang ditetapkan. Referensi Caesar Wiratama. Theory and Best Practices of Computational Fluid Dynamics. PT Tensor Karya Nusantara, Yogyakarta. 2025

Dalam menyelesaikan persamaan transport, terkadang lebih mudah menghitung gradien suatu besaran, ∇ϕ, terlebih dahulu sebelum menyelesaikan besaran ϕ itu sendiri. Oleh karena itu, pemilihan metode diskretisasi gradien menjadi sangat penting karena akan memengaruhi akurasi dan stabilitas solusi. Secara umum, terdapat tiga metode diskretisasi gradien yang umum digunakan: Metode Green-Gauss node-based umumnya lebih akurat dibandingkan metode…

Skema interpolasi (interpolation schemes) dalam CFD umumnya digunakan untuk menginterpolasi nilai dari pusat sel (cell center) ke pusat sisi (face center). Proses ini diperlukan karena dalam metode Finite Volume, variabel utama biasanya disimpan di pusat sel, sementara perhitungan fluks dilakukan di permukaan (face) kontrol volume. Beberapa skema interpolasi yang umum digunakan antara lain: Sebagai aturan…

Pemodelan CFD umumnya diformulasikan menggunakan teknik control-volume untuk mentransformasikan persamaan umum transport skalar menjadi persamaan aljabar yang dapat diselesaikan secara numerik. Secara umum, suatu besaran skalar, misalnya ϕ, dapat dinyatakan dalam bentuk integral sebagai berikut: dengan: Persamaan tersebut kemudian didiskretisasi menjadi bentuk aljabar sebagai berikut: Di dalam mekanika fluida, besaran skalar ϕ dapat didefinisikan sesuai…

Secara historis, pendekatan pressure-based dikembangkan untuk aliran inkompresibel pada kecepatan rendah, sedangkan pendekatan density-based dikembangkan untuk aliran kompresibel berkecepatan tinggi. Seiring perkembangan metode numerik dan peningkatan kemampuan komputasi, kedua pendekatan ini kini dapat digunakan pada berbagai rezim aliran. Pada kedua pendekatan tersebut, kecepatan diperoleh dari persamaan momentum. Dalam metode density-based, persamaan kontinuitas digunakan untuk menyelesaikan…

Persamaan Navier–Stokes (atau persamaan momentum) merupakan persamaan diferensial parsial nonlinier yang terdiri dari beberapa suku dengan karakteristik berbeda, yang masing-masing memiliki pendekatan penyelesaian tersendiri, baik secara analitik maupun numerik. Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami setiap suku dalam persamaan ini sebelum membahas lebih lanjut mengenai skema numerik yang digunakan dalam CFD. Referensi Caesar Wiratama.…

Teknik meshing lain yang dapat digunakan untuk menyederhanakan simulasi adalah Overset Mesh, yaitu metode pemetaan sel-ke-sel (cell-to-cell mapping) antara beberapa region mesh yang saling terpisah (disconnected mesh regions). Pendekatan ini memungkinkan penggunaan geometri dan pergerakan yang kompleks tanpa perlu melakukan deformasi mesh seperti yang dibahas pada bab sebelumnya. Mesh yang mengalami deformasi (deforming mesh) sering…

Dalam beberapa kasus tertentu, kita tidak dapat menggunakan model mesh dengan ukuran konstan. Sebagai contoh, ketika mensimulasikan udara di dalam balon yang mengembang, ukuran mesh bagian luar—yaitu diameter balon—akan bertambah akibat tekanan fluida. Pada kasus yang lebih teknis, seperti pergerakan naik-turun piston di dalam silinder atau proses buka-tutup valve, kita diharuskan menggunakan mesh yang berubah…

Untuk memperoleh resolusi boundary layer yang akurat, jarak grid terhadap dinding harus diatur sedemikian rupa sehingga nilai y⁺ berada dalam rentang tertentu. Hal ini memastikan bahwa daerah dekat dinding (near-wall region) terdefinisi dengan benar dan model turbulensi yang digunakan dalam simulasi bekerja dalam rentang validitasnya. Rentang Nilai y⁺ yang Umum Low-Reynolds Number Models:Biasanya memerlukan y⁺…

Konsep perhitungan y⁺ (y-plus) sangat berguna untuk menentukan ketebalan minimum inflation layer di sekitar dinding agar boundary layer dapat terakomodasi dengan baik dalam mesh. Secara matematis, y⁺ didefinisikan sebagai: di mana uτu_\tau​ adalah friction velocity di sekitar dinding, yy adalah jarak terdekat ke dinding, dan ν\nu adalah viskositas kinematik. Bentuk matematis di atas bukanlah persamaan…