Multiphysics Analysis (Analisis Multifisika)

Kita dapat menggambarkan apa yang terjadi di dunia menggunakan seperangkat hukum fisika. Sejak tahun 1940-an, kita telah menggunakan komputer untuk memahami fenomena fisik. Awalnya, sumber daya komputasi langka, sehingga efek fisik diamati secara terpisah. Tapi, seperti yang kita tahu,fenomena fisika tidak terjadi secara terpisah di dunia nyata.

Multifisika didefinisikan sebagai proses atau sistem yang digabungkan yang melibatkan lebih dari satu fenomena fisika yang terjadi secara bersamaan. Multifisika adalah seni matematika, fisika, dan aplikasi. Matematika, fisika, dan aplikasi memberikan tiga sudut independen untuk memahami multifisika. Akibatnya, deskripsi lengkap dari masalah matematika membutuhkan masukan dari ketiga aspek tersebut. Secara rinci, model matematika harus dibangun berdasarkan kondisi fisik nyata untuk masalah praktis di berbagai disiplin ilmu teknik dan sains. Matematika di sini mencakup bahasa dasar untuk berbicara tentang multifisika seperti analisis tensor dan persamaan diferensial dan alat untuk memperoleh solusi.

Dunia nyata bersifat multifisika. Misalkan fenomena pada ponsel Anda. Antena menerima gelombang elektromagnetik, layar sentuh atau tombol adalah komponen mekanik dan listrik yang berinteraksi satu sama lain, baterai melibatkan reaksi kimia dan pergerakan ion dan arus listrik, dan sebagainya. Satu perangkat, tetapi multifisika. Dengan alat simulasi berkemampuan multifisika, Anda dapat menangkap aspek penting desain Anda dengan benar.

Banyak masalah dalam teknik dan sains melibatkan beberapa tingkat penggabungan antara fenomena fisik yang berbeda. Di masa lalu, karena kurangnya kemampuan komputasi, setiap fenomena fisika cenderung diperhitungkan secara kasar. Namun, dengan kemampuan analisis saat ini seperti Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) banyak fenomena multifisika yang penting dapat dimasukkan secara akurat. Dengan memasukkan kedua metode tersebut, analisis menjadi lebih detail sehingga produk menjadi lebih ekonomis dan lebih aman, dan juga lebih mudah diamati desain produknya seperti penyebab dan konsekuensi dari fenomena alam.

Contoh Analisis Komputasi Multifisika Menggunakan Metode CFD dan FEA

Fluid-Structure Interaction (FSI)

FSI mengacu pada analisis yang melibatkan aliran fluida serentak dan deformasi benda padat/struktur. Bergantung pada masalahnya, interaksi bisa sepanjang batas bersama atau internal struktur. Selain deformasi struktur dan fluida, FSI membutuhkan penanganan mesh yang bergerak. Masalah FSI melibatkan sumber nonlinier di bagian padat (deformasi besar, bahan kontak atau nonlinier), atau bagian fluida (turbulensi, sifat fluida non-Newtonian, atau aliran multifase). Terdapat kerumitan tambahan dalam pemilihan solver karena solver ideal untuk persamaan struktural dan fluida berbeda. Tingkat ikatan antara medan fluida dan padat mungkin lemah atau kuat, yang juga mempengaruhi pemilihan solver. Akhirnya, gerakan mesh dapat menjadi sumber kompleksitas untuk masalah dengan kontak atau deformasi besar.

Thermal–Structure Coupling

Thermal-structure coupling melibatkan transfer panas serentak dan analisis tegangan atau deformasi. Perpindahan panas mencakup radiasi, konduksi, dan konveksi, dan analisis tegangan dapat melibatkan proses nonlinier seperti kontak, bahan nonlinier, dan deformasi besar.

Non-Isothermal Flow

Pemodelan aliran konvektif membutuhkan aliran fluida dengan perpindahan panas. Proses yang digabungkan bisa sangat kompleks, terutama jika aliran fluida turbulen, atau jika perpindahan panas melibatkan proses seperti boiling, penguapan, atau cairan campuran dengan sifat termal yang bervariasi. Untuk setiap masalah aliran konvektif, kita harus mengidentifikasi perpindahan panas dan karakteristik aliran dan mengurangi kompleksitas model jika memungkinkan menggunakan metode komputasi.

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://www.comsol.com/multiphysics (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

https://www.veryst.com/services/simulation-analysis/multiphysics-modeling (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

http://www.multiphysics.us/intro.html (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

https://asrengineering.com/services/analysis/multiphysics/ (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

Author: admin