Validasi Gerakan Benda Terapung Menggunakan Metode Smoothed Particle Hydrodynamics

*Andi Trimulyono -  , Japan
Received: 25 Feb 2018; Published: 6 Jun 2018.
Open Access
Citation Format:
Article Info
Section: Research Articles
Language: ID
Full Text:
Statistics: 697 263
Abstract

Pemodelan numerik menggunakan dinamika fluida komputasi(CFD)telah banyak digunakan untuk permasalahan teknik baik di bidang perkapalan maupun di kelautan secara umum. Interaksi fluida dan struktur merupakan salah satu topik yang menantang di bidang teknik. Pada artikel ini studi mengenai interaksi fluida benda terapung dengan gelombang dilakukan menggunakan metode CFD berbasis Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH) menggunakan DualSPHysics ver 4.0 yang merupakan open source solver SPH berbasis Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics(WCSPH). Artikel ini membawakan validasi interaksi fluida dan struktur menggunakan CFD berbasis SPH dimana data eksperimen hasil dari penelitian sebelumnya. Berkat teknologi General Processing computation on Graphic Processing Unit(GPGPU) komputasi numerik menjadi lebih cepat dan pada studi ini komputasi numerik dilakukan menggunakan Graphic Processing Unit(GPU) GTX Titan. Analisa gerakan benda dilakukan hanya untuk dua dimensi and gerakan benda terapung heave, surge dan pitch divalidasi menggunakan data eksperimen untuk tiga gerakan yang sama. Studi ini juga melakukan validasi gelombang hasil dari simulasi numerik SPH dengan eksperimen untuk dua posisi yang berbeda sebelum dan sesudah benda terapung. Berdasarkan hasil numerik SPH menunjukkan bahwa gerakan benda baik translasi maupun rotasi memiliki akurasi yang baik bila dibandingkan dengan hasil eksperimen ini diperlihatkan dari gerakan benda terapung baik translasi mapun rotasi hasil SPH memiliki hasil yang sama dengan eksperimen. Dengan hasil ini menunjukkan SPH memiliki akurasi yang cukup baik untuk permasalahan interaksi fluida apung meskipun metode ini tergolong masih baru.   

Keywords
CFD; SPH; WCSPH; GPGPU; GPU

Article Metrics:

  1. J. J. Gingold, R.A, Monaghan, “Smoothed Particle Hydrodynamics: Theory and Application to Non-Spherical Stars,” Mon.Not.R.ast.Soc, vol. 181, pp. 375–389, 1977.
  2. J. J. Monaghan, “Simulating Free Surface Flows with SPH,” J. Comput. Phys., vol. 110, pp. 399–406, 1994.
  3. R. A. Dalrymple and B. D. Rogers, “Numerical modeling of water waves with the SPH method,” Coast. Eng., vol. 53, no. 2–3, pp. 141–147, 2006.
  4. M. Antuono, A. Colagrossi, S. Marrone, and C. Lugni, “Propagation of gravity waves through an SPH scheme with numerical diffusive terms,” Comput. Phys. Commun., vol. 182, no. 4, pp. 866–877, 2011.
  5. A. Barreiro, A. J. C. Crespo, J. M. Domínguez, and M. Gómez-Gesteira, “Smoothed Particle Hydrodynamics for coastal engineering problems,” Comput. Struct., vol. 120, pp. 96–106, 2013.
  6. G. Pringgana, L. S. Cunningham, and B. D. Rogers, “Modelling of tsunami-induced bore and structure interaction,” Proceeding Inst. Civ. Eng. Eng. Comput. Mech., vol. 169, pp. 109–125, 2016.
  7. A. Trimulyono, H. Hashimoto, and K. Kawamura, “Experimental Validation of SPH for Wave Generation and Propagation in Large Wave Tank,” in Proceedings of the Twenty-seventh (2017) International Ocean and Polar Engineering Conference San Francisco, CA, USA, June 25-30, 2017, pp. 584–590.
  8. I. Hadzˇic, J. Hennig and M. Peric, “Computation of flow-induced motion of floating bodies,” vol. 29, pp. 1196–1210, 2005.
  9. A. J. C. Crespo et al., “DualSPHysics: Open-source parallel CFD solver based on Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH),” Comput. Phys. Commun., vol. 187, pp. 204–216, 2015.
  10. D. Benedict, A. C. Crespo, J. M. Dominguez, A. Barreiro, and M. Go, “GPUs, a New Tool of Acceleration in CFD : Efficiency and Reliability on Smoothed Particle Hydrodynamics Methods,” vol. 6, no. 6, 2011.
  11. A. J. C, Crespo, Gómez-Gesteira M and R. A. Dalrymple. 2007. Boundary conditions generated by dynamic particles in SPH methods. Computers, Materials & Continua, 5, 173-184.