Jenis-jenis Mesh pada 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!Meshing atau diskritisasi adalah proses membagi domain fluida yang kontinyu menjadi domain komputasi yang diskrit, sehingga persamaan-persamaan mekanika fluida yang pada umumnya dalam bentuk persamaan diferensial parsial non-linear dapat diselesaikan secara numerik (selengkapnya akan dibahas pada bab teori solver).Secara umum, semakin kecil ukuran mesh akan menghasilkan hasil komputasi yang lebih detail dan akurat, namun akan menambah jumlah elemenya, sehingga akan membutuhkan effort komputasi yang lebih tinggi.Sebelum lebih jauh membahas tentang mesh, alangkah baiknya kita memahami terlebih dahulu beberapa terminologi yang digunakan dalam meshing seperti diilustrasikan pada gambar di bawah ini:

Dengan definisi sebagai berikut; cell: control volume dimana domain dibagi, node: titik ujung sebuah grid, cell centre: titik pusat dari sebuah cell, edge: sebuah batas samping dari face, face: sebuah batas samping dari cell, zone: sebuah grup dari nodes, faces, dan cells, domain: sebuah grup dari node, face, dan cell zones.Beberapa hal penting yang harus dipertimbangkan saat akan membuat mesh antara lain (1) resolusi atau ketelitian dari mesh, (2) jenis mesh yang akan digunakan, dan (3) hardware komputer yang kita gunakan.Bentuk dari control volume tergantung kapabilitas dari solver yang kita gunakan, structured-grid code menggunakan quadrilateral pada aliran 2D, dan hexahedron pada aliran 3D.Sedangkan unstructured-grid menggunakan segitiga pada aliran 2D dan tetrahedron pada aliran 3D.

Secara umum, mesh dengan jenis hexahedron memiliki keunggulan dalam hal efisiensi dalam pembuatan jumlah elemen (cell).Dapat kita bayangkan suatu kotak 2D hanya membutuhkan satu buah elemen untuk membuat sebuah bentuk persegi 1×1 meter, sedangkan bentuk segitiga membutuhkan dua buah elemen untuk membentuk kotak tersebut, hal tersebut tentu akan sangat signifikan jika kita berbicara model 3D.Kemudian, transfer data dalam metode numerik (akan dibahas pada teori solver) akan semakin cepat dilakukan jika “tetangga” atau jumlah perumukaan dari elemen tersebut semakin banyak.Dalam kasus ini satu elemen hexahedron memiliki enam buah tetangga, sedangkan satu elemen tetrahedron memiliki empat buah tetangga, sehingga dapat dikatakan hexahedron memiliki tetangga yang lebih banyak.Perkembangan mesh dengan tipe polyhedron juga ingin mengakomodasi keunggulan ini dengan membuat jumlah permukaan yang banyak.Untuk memperoleh transfer data yang lebih maksimal, dapat digunakan mesh dengan konfigurasi yang terstruktur, atau dikenal juga dengan istilah structured-mesh seperti diilustrasikan pada gambar di bawah. Pada mesh jenis ini, kecepatan transfer dan plotting data dapat dilakukan secara efektif, cepat, dan tepat sehingga mendukung untuk visualisasi yang baik.

Namun, satu kelemahan utama dari mesh hexahedron adalah kesulitanya dalam membentuk suatu geometri yang rumit (meskipun dapat dilakukan seperti misalnya pada gambar di atas namun waktu yang dibutuhkan untuk membuatnya tidak feasible dibandingkan dengan hasil yang diperoleh), sehingga pada akhirnya, mesh dengan tipe tetrahedron menjadi lebih umum untuk digunakan karena kelebihanya dalam membuat geometri yang rumit.

Selain satu jenis mesh dalam satu buat domain, kita dapat juga mencampur penggunaan misalkan jenis mesh hexahedral dengan tetrahedral secara bersamaan, yang dikenal juga dengan istilah hybrid mesh seperti diilustrasikan pada gambar di bawah ini:

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

By Caesar WiratamaREFERENSI[1] ANSYS FLUENT theory guide[2] manchestercfd.co.uk