Simulasi Sloshing 2D pada Kontainer Segi Empat dengan Metode Beda Hingga Berbasis Staggered Grid

Authors

DOI:

https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v11i2.41025

Keywords:

Sloshing, Navier-Stokes, Artificial Compressibility, Beda Hingga, Volume of Fluid

Abstract

Konsep dinamika fluida sering diaplikasikan dalam penyelesaian masalah di kehidupan sehari-hari, salah satunya gerakan sloshing pada kontainer yang berisi cairan. Penelitian ini bertujuan untuk menyusun sebuah code simulasi sloshing pada kontainer segi empat dengan menggunakan persamaan Navier-Stokes dua dimensi. Persamaan Navier-Stokes digridesaikan dengan ACM (Artificial Compressibility Method) dan metode beda hingga berbasis staggered grid. ACM digunakan untuk memperoleh nilai dari komponen kecepatan dan tekanan sedangkan metode beda hingga digunakan dalam proses diskritisasi untuk melakukan pendekatan secara numerik. Karena dalam kasus ini melibatkan aliran multifase, maka metode lain seperti VOF (Volume of Fluid) juga digunakan untuk menentukan permukaan bebas fluida. Hasil penelitian ini divalidasi dengan simulasi pembanding menggunakan Ansys, dan menunjukkan kesesuaian yang cukup baik secara kuantitatif maupun kualitatif. Secara kuantitatif, nilai RMSE (Root Mean Square Error) relatif sangat kecil dengan RMSE maksimum adalah 0,235 dan RMSE minimum adalah 0,030. Sedangkan secara kualitatif, fase gerak antara kedua simulasi menunjukkan kesamaan. Dengan mengubah beberapa parameter simulasi, diketahui bahwa RMSE paling minimum diperoleh saat nilai  dan .

References

Awanda, R., Oktafianto, K., Arifin, A. Z., & Fatihah, N. (2019). Simulasi Sebaran Abu Pabrik Kapur Menggunakan Metode Beda Hingga. Math Journal, 4(2), 34-39. https://doi.org/10.31102/zeta.2019.4.2.34-39.

Eka Lutfi Septiani. (2017). Komputasi Berbasis Dinamika Fluida Dalam Prediksi Performa Preduster Secara Unsteady State. ILKOM; Jurnal Ilmiah, 9(3). https://doi.org/10.33096/ilkom.v9i3.198.368-371.

Georgieva, N., D., S., & T., P. (2021). Analysis of the capabilities of software products to simulate the behavior of dynamic fluid flows. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1031(1). https://doi.org/012079. 10.1088/1757-899X/1031/1/012079.

Gui, F., & Jiang, S. (2014). Numerical Simulation of Liquid Sloshing Problem under Resonant Excitation. Sage Journals. https://doi.org/10.1155/2014/834657.

Iswanti, D. A., & Dwikoranto. (2015). Penerapan Model Pembelajaran Discovery Lerarning Terhadap Hasil Belajar Siswa Pada Materi Fluida Statis di SMAN 1 Mojosari. . Jurnal Inovasi Pendidikan Fisika.

Kim, H., Dey, M. K., Oshima, N., & Lee, Y. W. (. (2018). Numerical Study on Sloshing Characteristics with Reynolds Number Variation in a Rectangular Tank. https://doi.org/10.3390/computation6040053.

Kurniawan, I. (2017). Analisa Posisi Pelat Peredam Gerak Lateral Cairan Di Dalam Truk Tangki Oval Yang Dimodifikasi Menggunakan Komputasi Dinamika Fluida. Jurnal Teknik Mesin, 6(1). https://doi.org/10.22441/jtm.v6i1.1316.

Kusumastuti, D. L. (2014). Penerapan Dinamika Fluida dalam Perhitungan Kecepatan Aliran dan Perolehan Minyak di Reservoir. ComTech: Computer, Mathematics and Engineering Applications, 5(2). https://doi.org/10.21512/comtech.v5i2.2232.

Man, W., Kyung, D., Kim, K., Man, S., Hong, S., Hee, K., & Choi, C. (2020). Simple analytical method for predicting the sloshing motion in a rectangular pool. Nuclear Engineering and Technology, 52(5), 947–955. https://doi.org/10.1016/j.net.2019.10.025.

Mawarsih, E. (2017). Simulasi Numerik Persamaan Aliran Fluida Tak Mampat Menggunakan Metode Beda Hingga. In Proceding Senatik : Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Kedirgantaraan (p. 3). https://doi.org/10.28989/senatik.v3i0.116.

Mursito, S. H., Hadi, E. S., & Manik, P. (2019). Analisis Pengaruh Variasi Bentuk Perforated Pada Fixed Baffles Untuk Mengurangi Efek Sloshing Pada Ruang Muat Kapal Tanker Menggunakan Metode CFD. Jurnal Teknik Perkapalan, 7(1). Retrieved from https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/naval/article/view/22238.

Nugraha, S. A., & Murdjito. (2020). Efek Penambahan Anti-Sloshing Pada Tangki Kotak Bermuatan Lng Akibat Gerakan Rolling Kapal. Jurnal Jalasena, 1(2). https://doi.org/10.51742/jalasena.v1i2.100.

Pratiwi, N., & Yulkifli, Y. (2019). Peningkatan Kompetensi Keterampilan Peserta Didik Berbantuan LKPD Berbasis Model Discovery Learning pada Materi Fluida. Indonesian Journal of Science and Mathematics Education, 2(1). https://doi.org/10.24042/ijsme.v2i1.4219.

Rahardjo, A. F., Trimulyono, A., & Scopus, P. M. (2021). Analisis Numerik Long Duration Sloshing Single-Phase dan Two-Phase Pada Tangki Prismatik Menggunakan Metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Jurnal Teknik P, 9(1). Retrieved from https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/naval/article/view/28258.

Rasagama, I. G. (2020). Optimasi Pengukuran Laju Air Pada Susunan Peralatan Eksperimen Dinamika Fluida Sederhana. JPF : Jurnal Pendidikan Fisika, 8(2). https://doi.org/10.24127/jpf.v8i2.3026.

Trimulyono, A., & Wicaksono, A. (2018). Simulasi numerik large-deformation surface wave dengan smoothed particle hydrodynamics. Kapal: Jurnal Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi Kelautan, 15(3), 102–106. https://doi.org/10.14710/kapal.v15i3.21535

Zeneli, M., Aris, N., & Sotirios, K. (2020). Numerical methods for solid-liquid phase-change problems. Ultra-High Temperature Thermal Energy Storage, Transfer and Conversion, 165–199. https://doi.org/10.14710/ijred.5.3.199-210

Downloads

Published

2022-08-15

How to Cite

Gunawan, K. B., Mahmudah, R. S., & Khakim, A. (2022). Simulasi Sloshing 2D pada Kontainer Segi Empat dengan Metode Beda Hingga Berbasis Staggered Grid. JST (Jurnal Sains Dan Teknologi), 11(2), 324–338. https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v11i2.41025

Issue

Vol. 11 No. 2 (2022)

Section

Articles

License

Copyright (c) 2022 JST (Jurnal Sains dan Teknologi)

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Authors who publish with the Jurnal Sains dan Teknologi (JST)   agree to the following terms:

  1. Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY-SA 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgment of the work's authorship and initial publication in this journal. 
  2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
  3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work. (See The Effect of Open Access)