Inflation pada meshing Computational Fluid Dynamics (CFD)

Pada artikel ini, akan dibahas lebih teknis konsep meshing atau diskritisasi pada CFD. Untuk memahami ide dasar atau definisi dari meshing >>klik di sini!

Pada teori mekanika fluida, kita mengenal adanya kondisi aliran fluida yang cenderung menempel pada dinding yang solid, atau dikenal juga dengan istilah no-slip condition. 

Kondisi ini membuat gradien kecepatan pada sekitar permukaan tersebut memiliki pola tertentu yang menentukan besarnya beberapa parameter seperti tegangan geser, koefisien konveksi, dan lain sebagainya yang membentuk suatu lapisan (layer) dengan ketebalan tertentu yang dikenal dengan istilah boundary layer.

Lapisan ini pada umumnya sangatlah tipis, sehingga akan memakan jumlah mesh yang sangat banyak jika kita harus membuat ukuran mesh pada sekitar lapisan tersebut sesuai dengan ukuran ketebalan boundary layer. 

Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengakomodasi ketebalan boundary layer ini tanpa harus merubah seluruh ukuran mesh menjadi detail adalah inflation, yaitu mesh yang dibuat berlapis-lapis (layering) searah normal terhadap permukaan dinding, seperti diilustrasikan pada gambar di bawah ini:

Ilustrasi inflation layer pada sekitar object (sumber: ANSYS workbench help)

Karena mesh ini hanya mengarah searah normal dari permukaan (yang dalam Bahasa matematika kearah atas dari suatu sistem koordinat pada) pada umumnya adalah sumbu Y, maka arah inflasi ini disebut juga dengan arah Y positif, atau y+. 

Konsep perhitungan y+ ini sangat berguna untuk menentukan berapa nilai ketebalan inflation minimum pada sekitar dinding untuk mengakomodasi boundary layer.

Perhitunganya pun biasa dilakukan menggunakan kalkulator online dengan menginput nilai y+ yang diinginkan, free stream velocity, bilangan Reynold, serta massa jenis dan viskosutas fluida untuk memperoleh ketebalan inflation pertama pada mesh yang akan kita gunakan.

Perlu dicatat bahwa aliran dengan Reynold number yang tinggi, misalkan aliran pada pesawat atau projectile pada kecepatan yang tinggi akan memiliki ketebalan boundary layer yang sangat tipis, sehingga penggunaan inflation menjadi tidak terlalu signifikan dan dapat diabaikan.

Kemudian, hal penting lain yang harus diketahui adalah bahwa y+ tidak harus selalu men-capture boundary layer secara sempurna, karena pada pada permodelan turbulen terdapat fitur yang disebut dengan wall functions yang akan dibahas secara khusus pada bab wall functions.

>>BACA SELENGKAPNYA TEORI CFD DI SINI!

>>UNTUK ARTIKEL LAINYA TERKAIT CFD KLIK DI SINI!

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD/FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *