Grid Sensitivity Study

Diskritisasi volume yang dilakukan pada perhitungan numerik memerlukan pemilihan ukuran yang optimal berdasarkan sudut pandang ekonomi dan teknis. Yang dimaksud dengan sudut pandang ekonomi di sini adalah lamanya waktu perhitungan. Lamanya waktu perhitungan yang dilakukan pada perhitungan numerik merupakan dampak dari diskritisas volume itu sendiri di samping kemampuan/performa kalkulasi komputer yang digunakan. Semakin kecil volume – volume diskrit yang ditetapkan, maka akan semakin lama waktu perhitungan yang diperlukan, dimana kecilnya diskritisasi volume yang dilakukan proporsional dengan keakuratan hasil perhtungan. Dengan demikian, dapat diambil kesimpulan bahwa semakin kecil volume diskrit maka akan semakin lama waktu perhitungan dan akan semakin akurat hasil perhitunga, yang dimana hal ini mengatakan secara tidak langsung bahwa lamanya waktu perhitungan berbanding lurus dengan keakuratan hasil perhitungan.

Singkat kata, dalam studi sensitivitas grid, dilakukan suatu simulasi secara simultan dengan memvariasikan ukuran grid untuk mencari ukuran volume diskrit yang menghasilkan hasil perhitungan yang seakurat mungkin dalam waktu perhitungan yang sekecil mungkin.

Misal, akan dilakukan suatu studi terhadap pengaruh pengaruh ketajaman nosel terhadap kecepatan aliran fluida, dengan variasi sudut nosel 10, 20, 30, 50, dan 60 derajat. Maka perlu untuk terlebih dahulu melakukan grid sensitivity studi sebelum simulasi dilakukan untuk semua variasi sudut nosel. Misal grid sensitivity study dilakukan pada sudut nosel sebesar 60 derajat, dengan variasi grid sebesar 1, 0.5, dan 0.1 mm. Berdasarkan hasil simulasi studi sensitivitas grid, akan dilihat hasil kalkulasinya yang, misal, merepresentasikan kecepatan fluida. Berdasarkan hasil simulasi ini, akan diperhatikan daerah – daerah yang memiliki perbedan nilai. Misal antara grid 1, 0.5, dan 0.1 mm, perbedaan yang paling mencolok terhadap kecepatan fluida terdapat pada aliran fluida di dekat nosel, maka perlu untuk memperkecil ukuran grid pada daerah nosel, namun jika grid 1 mm sudah cukup akurat untuk daerah selain daerah pada nosel (ditandakan dengan tidak adanya perbedaan yang berarti untuk kecepatan fluida di daerah selain nosel pada ukuran grid 1, 0.5 dan 0.1 mm) maka grid 1 mm kiranya perlu untuk dialokasikan untuk memperkecil waktu perhitungan (berdasarkan sudut pandang ekonomi). Dari penjelasan di atas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa ukuran grid yang kecil perlu untuk ditetapkan pada daerah – daerah yang mempunyai kontribusi yang berarti untuk menyebabkan kondisi aliran fluida berubah. Beberapa  contoh – contoh kondisi yang perlu untuk diperkecil ukuran gridnya (keakuratan perhitungannya) adalah daerah reaksi (misal pembakaran), sambungan reduksi, katup, aliran bluff body, dan masih banyak lagi.

Berikut ini akan ditampilkan hasil simulasi dua dimensi aliran di antara dua plat sejajar dengan variasi jumlah grid 50×50, 70×70, 90×90, 100×100, 120×120, 140×140. Berikut contoh geometri grid pada distribusi grid sebanyak 50×50.

Gambar 1. Distribusi grid 50×50

Boundary Layer Development

Berikut akan ditampilkan perubahan perubahan profil kecepatan pada daerah masukan relatif terhadap dua plat sejajar. Kita ketahui bersama bahwan pada daerah ini akan terjadi perkembangan boundary layer, maka dapat diambil kesimpulan bahwa daerah ini berkontribusi terhadap perubahan kondisi aliran fluida. Perubahan ini dapat diperhatikan secara berunut dari gambar 2 sampai gambar 7, dimana profil ini diambil dari sel i ke 1 sampai sel i ke 7.

Gambar 2. Boundary Layer Development pada grid 50×50

Gambar 3. Boundary Layer Development pada grid 70×70

Gambar 4. Boundary Layer Development pada grid 90×90

Gambar 5. Boundary Layer Development pada grid 100×100

Gambar 6. Boundary Layer Development pada grid 120×120

Gambar 7. Boundary Layer Development pada grid 140×140

Dari gambar 2 sampai gambar 7 di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa dengan semakin akuratnya grid yang digunakan maka semakin menunjukkan perkembangan boundary layer yang akurat. Hal ini ditunjukkan dengan perbedaan – perbedaan yang terdapat pada gambar – gambar di atas. Namun, dengan pengamatan yang lebih lanjut lagi, dapat diperhatikan bahwa perkembangan boundary layer tidak begitu berbeda antara distribusi grid 120×120 dan 140×140. Dengan demikian, pada bagian masukan aliran di antara dua plat sejajar, distribusi grid sebesar 120×120 kiranya cukup untuk ditetapkan.

Profil Kecepatan

Profil kecepatan sepanjang arah aliran juga perlu untuk diperhatikan. Berikut akan ditampilkan profil kecepatan sepanjang arah aliran di pertengahan dua plat. Perubahan kondisi aliran berdasarkan variasi distribusi grid dapat diperhatikan pada fambar 8 sampai gambar 13.

Gambar 8. Profil kecepatan pada distribusi grid 50×50

Gambar 9. Profil kecepatan pada distribusi grid 90×90

Gambar 10. Profil kecepatan pada distribusi grid 90×90

Gambar 11. Profil kecepatan pada distribusi grid 100×100

Gambar 12. Profil kecepatan pada distribusi grid 120×120

Gambar 13. Profil kecepatan pada distribusi grid 140×140

Dapat diperhatikan pada gambar – gambar di atas secara berurutan bahwa kecepatan sepanjang arah x berubah di antara rentang 13 m/s sampai 11 m/s, khususnya pada daerah di dekat aliran masuk. Namun, dapat diperhatikan bahwa sekali lagi, bahwa sebagian besar kondisi aliran tidak berubah berdasarkan variasi distribusi grid pada daerah selain daerah masukan aliran. Pada daerah aliran masuk, perubahan yang tidak terlalu berbeda terdapat antara distribusi grid 120×120 dan 140, dengan demikian, kiranya dapat dialokasikan ukruran grid yang tidak uniform dimana pada daerah aliran masuk dan daerah seterusnya, masing  – masing, ditetapkan distribusi grid sebesar 120×120 dan 50×50.

  1. No trackbacks yet.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: