Simulasi numerik large-deformation surface wave dengan smoothed particle hydrodynamics

*Andi Trimulyono -  Departemen Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik, Univeristas Diponegoro, Japan
Ardhana Wicaksono -  Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, Graduate School of Engineering, Osaka University, Japan
Received: 25 Dec 2018; Published: 14 Feb 2019.
Open Access
Citation Format:
Article Info
Section: Research Articles
Language: ID
Full Text:
Statistics: 257 148
Abstract

Studi mengenai gelombang permukaan(surface wave) telah banyak dilakukan baik secara eksperimen, teoritis maupun komputasi. Perkembangan teknologi komputer membuat komputasi dinamika fluida komputasi menjadi lebih cepat dan efisien salah teknologi untuk mempercepat komputasi general purpose of computing Graphics processor units(GPGPU). Pada artikel ini komputasi numerik large-deformation surface wave dilakukan dengan Graphics processor units (GPUs). Simulasi numerik large-deformation surface wave menggunakan SPH dalam 2D dan 3D. Untuk mendapatkan efek dari perubahan kedalaman secara simultan digunakan box pada numerical wave tank (NWT) fenomena ini dikenal sebagai“bank effect”. Tujuan dari studi ini adalah untuk mereproduksi fenomena fisik dari pemodelan gelombang reguler maupun gelombang nonlinear dengan menggunakan obstacle box untuk mereproduksi fenomena large-deformation surface wave. Manfaat dari studi ini adalah fenomena large-deformation surface wave dapat direproduksi dengan SPH serta aplikasi SPH untuk permasalahan yang lebih kompleks dalam bidang teknik kelautan. Hasil dari studi ini menunjukan bahwa simulasi numerik SPH untuk large-deformation surface wave 2D dan 3D, SPH memiliki akurasi yang cukup tinggi baik untuk elevasi gelombang reguler maupun nonlinear.  

Keywords
large-deformation surface wave; GPGPU; GPUs; SPH; numerical wave tank

Article Metrics:

  1. A. C. Crespo, D. Benedict, J. M. Dominguez, A. Barreiro, and M. Go, “GPUs , a New Tool of Acceleration in CFD : Efficiency and Reliability on Smoothed Particle Hydrodynamics Methods,” PLoS One, vol. 6, no. 6, 2011.
  2. R. A. Gingold and J. J. Monaghan, “Smoothed particle hydrodynamics: theory and application to non-spherical stars,” Mon. Not. R.astr. Soc., vol. 181, pp. 375–389, 1977.
  3. J. J. Monaghan, “Simulating Free Surface Flows with SPH,” J. Comput. Phys., vol. 110, no. 2, pp. 399–406, 1994.
  4. 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.
  5. C. Altomare, A. J. C. Crespo, B. D. Rogers, J. M. Dominguez, X. Gironella, and M. Gómez-Gesteira, “Numerical modelling of armour block sea breakwater with smoothed particle hydrodynamics,” Comput. Struct., vol. 130, pp. 34–45, Jan. 2014.
  6. C. Altomare et al., “Long-crested wave generation and absorption for SPH-based DualSPHysics model,” Coast. Eng., vol. 127, no. June, pp. 37–54, 2017.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. G.-R. Liu and M. B. Liu, Smoothed Particle Hydrodynamics: A Meshfree Particle Method. World Scientific, 2003.
  11. H. Wendland, “Piecewise polynomial, positive definite and compactly supported radial functions of minimal degree,” Adv. Comput. Math., vol. 4, no. 1, pp. 389–396, 1995.
  12. J. J. Monaghan, “Smoothed Particle Hydrodynamics,” Annu. Rev. Astron. Astrophys., vol. 30, pp. 543–74, 1992.
  13. D. Molteni and A. Colagrossi, “A simple procedure to improve the pressure evaluation in hydrodynamic context using the SPH,” Comput. Phys. Commun., vol. 180, no. 6, pp. 861–872, 2009.