Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Metode Smoothed Particle Hydrodynamics sebagai altenatif model numberik untuk menyelesaikan permasalahan fisika fluida telah berkembang pesat. Satu dari simulasi yang menggunakan metode ini adalah simulasi model aliran fluida tiga dimensi pada penyempitan pipa vertikal. Untuk mendapatkan output realistis pada aliran fluida tiga dimensi, dalam penelitian, penulis akan menguji simulasi aliran fluida pada penyempitan pipa vertikal berpenampang lingkaran dengan melihat kestabilan pengujian menggunakan hukum kekekalan massa dan energi. Dalam penguantifikasian hukum kekekalan energi, digunakan juga minor loss sebagai salah satu paratameter kestabilan pada pengujian ini.Untuk menguji simulasi ini, penulis menggunakan compiler program, FORTRAN, untuk keefektifan pengujian. Pengujian dilakukan pada tiap skenario pada 100 iterasi dengan time step 0,01 s menggunakan jumlah partikel inisiasi untuk dimasukkan ke dalam program dengan variasi jumlah kernel particles. Hasil perhitungan kekekalan massa dan energi yang diperoleh berupa nilai residu mendekati angka 0 pada saat t = 0,0 s hingga t = 0,56 s namun mengalami peningkatan dan berfluktuasi pada t berikutnya dengan prosentase residu terhadap total massa ataupun energi sangat rendah. Hasil perhitungan minor loss menunjukkan nilai minor loss coefficient cenderung semakin turun dengan semakin banyak jumlah partikel inisiasi yang digunakan pada 1,833 hingga 2,836.

---

Smoothed Particle Hydrodynamics method as the numeric modelling alternative to solve the fluid physics problem has developed rapidly. One of the simulations that use this method is model simulation for three dimensional fluid flow on vertical pipe contraction. To get the realistic output for three dimensional fluid flow, in this research, the author will test the simulation of fluid flow on circular vertical pipe with observing the stability of the testing using the the conservation of mass and conservation of energy. In the quantification of the conversation of energy, it also uses the minor loss as one of the stability parameter fot this testing.

To test this simulation, author uses the compiler program, FORTRAN, for the effectiveness of the testing. The tests performed on each scenario on 100 iterations with timestep of 0,01 s using the initial number of particles to be input the program with a variety number of kernel particles. The result of mass and energy conservation calculation obtained as shown by the residue is near the number of 0 on t 0,0 s to t 0,56 s however it happens the increasing and fluctuate on the next t with the very lower percentage of residue to the total of mass or even energy. The result of minor loss shows that the minor loss coefficient is more decreasing as the bigger the number of initial particles used at the number of 1,833 to 2,836."

"Metode numerik permodelan aliran air permukaan saat ini berkembang ke arah metode particle-based sebagai alternatif dari metode grid-based. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji kemampuan metode Smoothed Particles Hydrodynamics dalam menyimulasi fenomena aliran 3 dimensi pada penyempitan pipa vertikal. Pengujian dilakukan dengan membuat dan meninjau hasil permodelan berdasarkan Hukum Kekekalan Massa dan Energi. Variabel tinjauan hasil simulasi berupa; kecepatan, massa jenis, dan tekanan. Skenario simulasi divariasikan berdasarkan jumlah partikel dan nilai rest density.Hasil simulasi permodelan secara umum menunjukkan peningkatan nilai kecepatan dan penurunan nilai tekanan pada penyempitan pipa, sehingga prinsip Hukum Kekekalan Energi telah terpenuhi meski dalam beberapa skenario nilai tekanannya menurun pada beberapa segmen penyempitan. Selisih nilai massa jenis partikel terhadap massa jenis air masih berfluktuasi dengan persentase antara 0.04% hingga 100%, walau nilai rest density telah divariasikan, sehingga Hukum Kekekalan Massa baru terpenuhi sebagian. Dengan demikian, secara umum hasil penelitian menunjukkan bahwa metode SPH berpotensi mampu untuk menyimulasi fenomena aliran 3 dimensi pada penyempitan pipa vertikal.

---

Numerical method of modeling flow of surface water is currently evolving toward particle-based method as an alternative to grid-based method. The purpose of this study is to evaluate the ability of the Smoothed Particles Hydrodynamics method in simulating a 3-dimensional fluid flow through constriction of vertical pipe. Examination of this methods is done by reviewing the results based on the Law of Conservation of Mass and Energy. The scenarios on these simulations are varied by the number of particles and the value of rest density.

The results from these simulations are, generally the value of velocity increase while the value of pressure decrease in the constriction segment, so that the principles of the Law of Conservation of Energy has been fulfilled even though in some scenarios the pressure value declined in some segments of the constriction. The difference percentage between the particle?s density with the rest density value are still fluctuate from 0.04% until 100%, even the value of rest density has been varied, so that the Law of Conservation of Mass is not completely fulfilled. Thus, in general, the results showed that SPH method is able to simulate three-dimensional fluid flow through constriction of vertical pipe."

"Simulasi permodelan smoothed-particles hydrodynamics pada aliran menyempit secara vertikal dengan perhitungan sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa dan Energi sudah dilakukan sebelumnya dengan jumlah partikel sebanyak 2100. Namun hasil yang diperoleh masih belum menunjukan sifat air yang incompressible karena massa jenis yang dihasilkan belum stabil. Dengan demikian tujuan dari penelitian ini adalah pengujian dengan jumlah partikel yang lebih banyak dengan kerapatan yang kecil dengan variabel tinjauan massa jenis, kecepatan dan tekanan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan program FORTRAN karena lebih mampu menghitung dengan cepat sehingga program mampu mensimulasi dengan jumlah partikel yang lebih banyak.Hasil yang diperoleh melalui tinjauan pada segmen penyempitan pipa secara umum kecepatan mengalami peningkatan, massa jenis masih menunjukan nilai yang tidak stabil, dan tekanan menunjukan peningkatan. Jumlah partikel yang lebih banyak dan kerapatan antar partikel yang lebih kecil menunjukan hasil yang lebih baik terutama pada massa jenis karena peningkatan yang terjadi pada saat penyempitan tidak besar, sehingga sifat incompressible sudah mulai tercapai. Hal yang sama juga terjadi dengan nilai tekanan, namun untuk nilai kecepatan masih didominasi oleh percepatan gravitasi, sehingga jumlah partikel dan kerapatannya tidak berpengaruh besar. Penelitian ini menyimpulkan bahwa simulasi dengan meningkatkan jumlah partikel dan kerapatannya, akan menghasilkan sifat air yang lebih incompressible.

---

Smoothed Particles Hydrodynamics simulation in a constricting pipe in based on conservation of mass and energy calculation has been undergone before by using 2100 number of particles. However, the results failed to show the characteristic of water as incompressible as the density produced unstable results. Hence the objective of this study is to examine the effect of increasing the number of particles and decreasing the spaces between particles with density, velocity and pressure as the dependent variables. The program that is used in this study is FORTRAN as it is able to calculate faster, as a result the simulation can be executed with larger number of particles.

The results show that in the constriction segment of the pipe, the velocity and pressure increase, and the density gives unstable results. Large number of particles and smaller spacing between particles shows a more stable result especially with the density, since the increase of the value tend to be the lowest in the constriction part, therefore an incompressible state of water is almost fulfilled. Pressure shows the same pattern as density, however since the value of velocity is mostly dominated by the acceleration of gravity, therefore the result is not affected by the number of particles and the spacing between particles. In conclusion, increasing the number of particles and decreasing spacing between particles in SPH simulation will fulfill the characteristic of water a incompressible."

"Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) awalnya dibuat untuk mensimulasikan fenomena non-aksisimetris dalam astrofisika. Namun, metode ini masih memiliki beberapa kelemahan, yaitu biaya komputasi yang tinggi yang diperlukan untuk memodelkan nilai dengan resolusi tinggi dan masalah dengan kondisi batas. Penelitian ini bertujuan untuk menjawab apakah pemodelan SPH dengan fokus pada aliran kontinu dapat menghasilkan nilai yang akurat secara kuantitatif dengan biaya komputasi yang rendah. Penelitian ini akan menggabungkan algoritma dan pengkodean pada program utama sungai berkelok-kelok dan algoritma aliran kontinu dengan tujuan untuk mendapatkan hasil yang akurat secara kuantitatif pada interaksi fluida padat dengan aliran kontinu pada saluran berkelok-kelok menggunakan metode SPH. Penelitian ini menggunakan bahasa pemrograman Fortran untuk pemodelan metode numerik SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), model dilakukan dalam bentuk saluran terbuka berkelok-kelok berbentuk U secara 3D, dimana dinding saluran merupakan dinding yang tidak dapat ditembus dan menggunakan saluran kontinu. mengalir dengan jumlah partikel yang terbatas.

---

Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) was originally created to simulate nonaxisymmetric phenomenon in astrophysics. However, this method still has several shortcomings, namely the high computational cost required to model values with high resolution and problems with boundary conditions. This research aims to answer if SPH modeling with a focus on continuous flow can produce quantifiably accurate values with low computational cost. This research will combine algorithms and coding in the main program of meandering river and continuous flow algorithm with the aim of obtaining quantitatively accurate results on solid fluid interactions with continuous flow on a meandering channel using the SPH method. This study uses the Fortran programming language for modeling the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) numerical method, the model is conducted in the form of a U-shaped meandering open channel in 3D, where the channel walls are non-penetrable wall and uses a continuous flow with a limited number of particles."

"Dalam Computational Fluid Dynamics, simulasi dari interaksi fluida-fluida memberikan hasil yang berbeda dibandingkan interaksi fluida-solid. Asumsi yang tepat dan kondisi lainnya dibutuhkan untuk memperoleh simulasi interaksi fluida yang terbaik. Penghitungan yang digunakan adalah metode Smoothed Particle Hydrodynamics SPH berdasarkan persamaan Navier-Stokes, seperti pada penelitian sebelumnya yang dibuat dalam bahasa pemrograman FORTRAN. Sebagai pengembangannya, penelitian ini memodifikasi persamaan gaya viskositas untuk fluida berbeda jenis. Penelitian ini menggunakan dua jenis fluida berbeda massa jenis dan viskositas, dengan skenario fluida yang diam dalam ruang 3 dimensi. Untuk mendapatkan interaksi yang murni dari fluida, pengaruh lain seperti reaksi kimia dan transfer panas diabaikan, serta kedua jenis fluida juga bersifat miscible. Pergerakan partikel, massa jenis, tekanan dan gaya-gaya diteliti dari setiap skenario dan variasi. Simulasi dua jenis fluida yang berbeda pada penelitian ini memperlihatkan perilaku pergerakan partikel yang berbeda tiap skenarionya, namun serupa dengan perilaku sebenarnya.

---

In Computational Fluid Dynamics, simulation of fluid fluid interaction gives different results than fluid solid interaction. Right assumptions and other conditions is needed to reach best fluid interaction simulation. The computation uses Smoothed Particle Hydrodynamics SPH method based on Navier Stokes equation, as from the previous works in FORTRAN programming language. As the development, this research modifies the term of viscosity force equation to multiple fluid equation. This research uses two different fluids in density and viscosity, and scenarios with fluids at rest in 3 dimensional box. In order to get a pure interaction of fluids, other effects and influence like chemical reaction and heat transfer is neglected, and the fluids are also miscible with each other. Particle movements, density, pressure and forces is observed for every scenarios and variations. The simulation of two different fluids in this research showed different particle movements in each scenario, but similar to its actual behavior. "

"Simulator perilaku hidrodinamika aliran sungai menggunakan metode numerik dengan basis partikel seperti metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) dapat menjadi salah satu alternatif yang tersedia untuk menyimulasikan perilaku hidrodinamika dan morfodinamika pada sungai meander yang tidak mampu dihasilkan oleh simulator yang menggunakan metode numerik berbasis grid. Penelitian ini bertujuan untuk membuat simulator hidrodinamika pada sungai meander dengan menggunakan metode SPH pada platform sederhana seperti MS. Excel yang menggunakan bahasa program Visual Basic dengan menghasilkan keluaran hidrodinamika secara tiga dimensi. Untuk mengetahui perilaku hidrodinamika dari penyebab terjadinya aliran helikal pada sungai meander dilakukan beberapa tahapan simulasi seperti fluid at rest, sloshing, dan simulasi aliran helikal. Dari hasil penelitian ini aliran helikal terbentuk karena adanya gangguan pada morfologi dan kecepatan partikel di dalam aliran sungai.

---

The simulator uses particle-based numerical methods, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), may be one of the alternatives that is available to simulate the behavior of hydrodynamics and morphodynamics in meander that are not able to simulate by simulators that use grid-based numerical methods. This study aims to make simulator that can simulates hydrodynamic behavior in meander by using simple platform, MS. Excel, and Visual Basic programming language. This simulator also generate a three-dimensional hydrodynamics data as the result. To determine the causes of helical flow in the river meanders, some stages of simulation such as fluid at rest, sloshing, and helical flow simulation are done. From the results of this study, the helical flow is formed due to disturbance in morphology and particle velocity in the river flow."

"ABSTRAKPermodelan menggunakan CFD Computational Fluid Dynamics pada penelitian ini merupakan suatu pendekatan terpadu untuk mengukur kemampuan relatif dari material padat untuk menahan kapasitas erosif air ketika terjadi kondisi penggerusan. Penelitian ini bertujuan untuk Melakukan analisis sensitivitas metode Smoothed Particle Hydrodynamics terhadap properti fisik air dan properti numerik dengan memperhatikan respon tumbukan partikel air terhadap nilai ketahan tanah soil bulk density . Analisis sensitivitas dilakukan terhadap Simulator Hidrodinamika Aliran Helikal dengan memperhatikan besar gaya yang terjadi ketika partikel fluida menumbuk solid, kemudian variasi variabel input untuk membandingkan besaran gaya yang terjadi pada model.

---

ABSTRACTModeling using CFD Computational Fluid Dynamics in this study is an integrated approach to measure the relative ability of the solid material to withstand the erosive capacity of the water on scouring conditions . This study aims to perform a sensitivity analysis on the Smoothed Particle Hydrodynamics method for physical properties of water and numerical properties of particle collisions by observing the response to the value of the resilience of soil soil bulk density . The sensitivity analysis performed on Hydrodynamic Simulator helical flow by observing the size of the force that occurs when fluid particles hits solid , then the input variables are varied to compare the forces that occur in the model ."

"Méandres se produire même sans le transport des sédiments, elle est causée par une turbulence à grande échelle (da Silva, 2006). La recherche de méandre des chaînes en général est séparé, mais toujours corrélée, en deux approches : la dynamique géomorphologiques et fluide, où la modélisation des flux 3D reçoivent plus d'attention pour sa capacité à simuler le mouvement hélicoïdal, même si elle est élevée dans les efforts de calcul et limitée à une géométrie simple (Camporeal, et al, 2007). Un modèle développé avec un finis méthodes d'éléments pour l'écoulement en trois dimensions est appelé Resource Modelling Associates (RMA), pour modéliser ; flux de densité stratifié (RMA-10), et la qualité de l'eau dans les estuaires et les ruisseaux (RMA-11) (King, 2013). Smoothed particle hydrodynamics (SPH) est une méthode libre de maille la plus perceptible et devenu très populaire, en particulier pour les flux de surface libre, il est une méthode robuste et puissant pour décrire les médias déformation (Gomez-Gesteira, et al, 2010). SPH est une méthode très prometteuse pour répondre à la modélisation des flux 3D dans le dynamique méandre. Objectif de cette recherche est modèles d'écoulement hélicoïdaux de simulation d'écoulement avec 3D méthode SPH d'écoulement presque incompressible est comparable à écouler simulation avec écoulement stratifié 3D méthode des éléments finis.Approches dans cette recherche est divisé en deux grandes parties ; (1) modélisation du dynamique méandre avec RMA afin de déterminer ses caractéristiques de base, et (2) développement de la méthode de SPH pour simuler l'écoulement hélicoïdal dans un canal. Modèle éléments finis utilisé dans cette étude, RMA a montré sa capacité à simuler les caractéristiques clés de méandres et sont convenus avec les expériences de Hasegawa (1983), et Xu et Bai (2013). Ces résultats sont utilisés comme référence pour développer le modèle du dynamique méandre. Procédures de SPH sont élaborées à partir du modèle d'écoulement du fluide 3D, gestion des collisions entre les particules de l'eau, et des conditions aux limites de canal courbes. La caractéristique fondamentale dans le dynamique méandre est écoulement hélicoïdal. Avec simulation de SPH, écoulement hélicoïdal est initiée par l'addition des flux de tourbillon et visqueux aux conditions initiales. Formation d'écoulement hélicoïdal est généré en hémisphères partie aval du canal courbé. Motif d'écoulement hélicoïdal à partir du modèle SPH peut être comparé avec des modèles de flux hélicoïdaux de modèle RMA. Le modèle d'écoulement hélicoïdal est compatible avec les modèles de l'investigation très récente de l'expérience par Wang et Liu (2015), et l?esquisse théorique de flux secondaires dans un canal courbe par Wu (2008). Ainsi, SPH est capable pour développer écoulement hélicoïdal du fait de la courbure, d'accord avec Camporeal et al. (2007), et même sans le transport des sédiments, convenu avec da Silva (2006) et Yalin (1993).Notre contribution en présente recherche est le développement de la méthode SPH pour la modélisation de l'écoulement hélicoïdal dans un canal courbé dans le but de simuler le dynamique méandre. Ceci est tout le long avec l'avancement de SPH en hydraulique où quatre grands défis dans les applications de SPH, selon la communauté SPHERIC (Violeau et Rogers, 2015), sont la convergence, la stabilité numérique, la condition limite, et l'adaptabilité. Cette recherche participe aux deux défis de SPH ; la condition limite et l?adaptabilité. Nous avons utilisé des géométries simples basées sur la loi de Snell pour représenter la réponse basique des particules du mur de canal courbé, et adapté SPH pour flux presque incompressible comme un phénomène basique de l'hydraulique dans un canal courbé qui est note bene un flux incompressible. Mots-clés: smoothed particle hydrodynamics, RMA, écoulement hélicoïdal, simulation d'écoulement du fluide 3D, canal courbé, les méandres.

---

Meanders occur even without sediment transport, it is caused by a large-scale turbulence (da Silva, 2006). Meandering channels research in general is separated, but still correlated, into two approaches: geomorphologic and fluid dynamics, where 3D flow modeling receives more attention for its ability to simulate helicoidal motion even though it is high in computational efforts and limited to simple geometry (Camporeal, et al., 2007). One developed model with a finite element method for three-dimensional flow is called Resource Modelling Associates (RMA), to model; density stratified flow (RMA- 10), and water quality in estuaries and streams (RMA-11) (King, 2013). Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is one most noticeable meshfree method and now become very popular, particularly for free surface flows, it is a robust and powerful method for describing deforming media (Gomez-Gesteira, et al., 2010). SPH is a very promising method to answer 3D flow modeling in meander dynamics. Objective of this research that helical flow patterns from flow simulation with 3D nearly incompressible flow SPH method is comparable to flow simulation with 3D stratified flow finite element method.

Approaches in this research is divided into two big parts; (1) modeling meander dynamics with RMA to determine its basic characteristics, and (2) development smoothed particle hydrodynamics (SPH) method to simulate helical flow in a curved channel. The finite element model using in this study, RMA has shown its capability to simulate the meander key characteristics and are agreed with experiments of Hasegawa (1983), and Xu and Bai (2013). These results are used as a reference in developing a method to model meander dynamics. SPH procedures are developed from 3D fluid flow model, collision handling between water particles, and curved channel boundary conditions. The very basic characteristic in meander dynamics is helical flow. With SPH simulation, helical flow is initiated by adding up viscous flow and vorticity at initial conditions. Formation of helical flow is generated at downstream hemispheres part of the curved channel. Helical flow pattern from SPH model can be compared with helical flow patterns from RMA model.

The helical flow pattern is consistent with the patterns from very recently experiment investigation by Wang and Liu (2015), and theoretical sketch of secondary flows in a curved channel by Wu (2008). Thus, SPH method is able to develop helical flow as a result of curvature, agreed with Camporeal et al. (2007), and even without sediment transport, agreed with da Silva (2006) and Yalin (1993). Our contribution with this research is developing SPH method for modeling helical flow in a curved channel with the aim of simulating meandering dynamics. This is all along with advancement of SPH in Hydraulics where four grand challenges in SPH applications, according to SPHERIC community (Violeau & Rogers, 2015), are convergence, numerical stability, boundary conditions, and adaptivity. This research participates to the two of SPH challenges; boundary conditions and adaptivity. We used simple geometries based on Snell?s law to represent basic particle responses to channel walls. We adapted SPH for nearly incompressible flow as a basic hydraulics phenomenon in a curved channel that is note bene an incompressible flow."

"ABSTRACTPerkembangan komputer yang pesat memberikan dampak yang besar untuk menyelesaikan persoalan-persoalan pada bidang iimu Perpindahan Kalor dan Mekanika Fluida. Salah satu persoalan Perpindahan Kalor yang dapat diseiesaikan dengan komputer adalah penentuan nilai koelisien konveksi dan suhu borongan (Temperatur Bulk).Pendekatan numerik yang dilakukan untuk menentukan besarnya nilai koeiisien konveksi dan temperatur borongan tersebut dengan baniuan persamaan Lapisan Batas (The Boundary Layer Equation) yang mempunyai tiga persamaan awal yaitu persamaan kontinuitas, persamaan momentum dan persamaan energi.Pendekatan numerik yang dilakukan menggunakan bentuk beda hingga (finite difference) fully explicit untuk menyelesaikan masalah perpindahan kalor konveksi didalam pipa. Caranya dengan membagi ruang tabung dalam arah aksiai dan arah radial, sehingga distribusi temperatur air di dalam pipa dapat dicari darl satu node ke node lainnya dengan bemrutan. Hasil pendekatan numerik yang dilakukan cukup baik, sehingga penclekatan numerik beda hingga fully explicit dapat digunakan untuk menyeiesaikan masalah perpindahan kaior konveksi paksa dalam pipa.

---

"

"Metode yang banyak digunakan dalam melakukan analisis stabilitas lereng seperti Limit Equilibrium Method (LEM) dan Finite Element Method (FEM) lebih banyak memperhatikan nilai faktor keamanan lereng. LEM tidak dapat memprediksi perilakuk tanah setelah keruntuhan, sedangkan FEM hanya dapat digunakan untuk menghitung deformasi material sebelum keruntuhan. Metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) saat ini sudah mulai digunakan sebagai alternatif untuk mengatasi distorsi mesh yang berlebih dalam analisis FEM akibat deformasi besar pasca kegagalan dalam analisis stabilitas lereng. Dalam penelitian ini, perilaku material tanah akan dimodelkan sebagai partikel menggunakan metode SPH dengan mengacu pada beberapa penelitian sebelumnya. Model konstitutif tanah Drucker-Prager digunakan dalam prosedur SPH elasto-plastic sebagai alternatif model fluida Bingham dalam prosedur SPH Hydrodynamics yang sudah dikembangkan di Universitas Indonesia. Algoritma ini menggunakan hubungan tegangan-regangan untuk menggambarkan perilaku elastis-plastis dari partikel tanah. Simulasi dilakukan pada partikel tanah yang dimodelkan sebagai tanah kohesif dengan sudut kemiringan terhadap sumbu horizontal.

---

The methods that are widely used in conducting slope stability analysis such as the Limit Equilibrium Method (LEM) and Finite Element Method (FEM) pay more attention to the value of the slope safety factor. LEM cannot predict soil behavior after failure, while FEM can only be used to calculate material deformation before failure. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method currently has begun to be used as an alternative to overcome excess distortion of the mesh in FEM analysis due to post-failure large deformations in slope stability analysis. In this study, the behavior of the soil material will be modeled as particles using the SPH method with reference to several previous studies. The Drucker-Prager constitutive soil model is used in the elasto-plastic SPH procedure as an alternative to the Bingham fluid model in the SPH Hydrodynamics procedure which has been developed at the University of Indonesia. This algorithm uses the stress-strain relationship to describe the elastic-plastic behavior of soil particles. Simulations were carried out on soil particles which were modeled as cohesive soils with a slope angle to the horizontal axis."