You are here: Home Berita Fisika UM Berbagi Cerita Kegiatan Workshop CFD di Atma Jaya

Fisika UM

Berbagi Cerita Kegiatan Workshop CFD di Atma Jaya

E-mail Print PDF

Pada tanggal 16-17 Juni 2015 P Yoyok, Bu Atsna dan saya megikuti kegiatan Workshop Pelatihan Pemrograman Computational Fluid Dynamics di Laboratorium Komputasi Teknik Informatika, Universitas Atma Jaya Yogyakarta,

 

Kegiatan dilakukan selama dua hari diikuti 34 peserta dari 25 peserta yang direncanakan oleh panitia. Acara dibuka oleh Dekan Fakultas TI Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Kegiatan dilakukan di laboratorium komputasi Teknik Informatika UAJY. Peserta yang tidak membawa laptop atau pada laptopnya tidak terinstall software Matlab dapat menggunakan komputer laboratorium.

Hari pertama diisi dengan materi pengenalan Computational Fluid Dynamic pada pagi hari. yang dilanjutkan dengan Metode Finite Difference untuk menyelesaikan sistem fisis dan penerapannya pada software Matlab. Setelah makan siang kegiatan dilanjutkan dengan Metode Finite Volume dua dimensi (structured dan unstructured mesh) untuk mendapatkan solusi numerik dari sebuah sistem fisis dan penerapannya pada Software Matlab.

Hari kedua diisi dengan materi tentang Finite Element (Discontinuous Galerkin) dan setelah makan siang diisi dengan metode Meshless Radial Basis Function untuk solusi Incompressible & Compressible Flow

Finite Elemen dengan model Discontinuous Galerkin merupakan metode penyelesaian yang mirip dengan Finite Difference yang diajarkan pada matakuliah Fisika Komputasi 2 namun dengan pembagian elemen yang bisa saja tidak seragam yang disebut mesh (Finite Difference menggunakan ruas atau grid yang identik). Dengan menggunakan mesh sebagai pengganti kotak/grid, maka sistem dapat dipecah menjadi elemen kecil-kecil dengan bentuk apapun, asal dapat melingkupi sistem secara menyeluruh.

Untuk dua dimensi, mesh seringkali berupa segitiga untuk elemen pembentuknya, atau segiempat (tidak harus bujursangkar, masing-masing sisi bisa beda panjang, perpotongan garis tidak harus tegak lurus). Untuk tiga dimensi elemen mesh yang sering ditemui berupa bidang empat.

Keuntungan metode Discontinuous Galerkin adalah nilai pada batas tiap elemen yang bertetangga tidak harus sama (itulah kenapa dinamakan discontinuous). Dengan demikian, penghitungan dapat dilakukan elemen per elemen, bukan matrik total yang pada beberapa sistem fisis bisa berorde ratusan ribu hingga juta. Dengan penghitungan per elemen maka beban komputer per satuan waktu jadi lebih ringan.

Kekurangan metode finite elemen adalah pembuatan mesh. Karena mesh dapat memiliki bentuk apapun, kesulitannya adalah medeteksi bentuk sebuah elemen pada mesh, titik-titik yang membentuk elemen tesebut dan tetangga yang tepat menempel pada mesh. Hal ini menjadi lebih rumit karena, tidak seperti finite difference yang urut, urutan elemen di Finite Element bisa saja melompat-lompat sehingga perlu sebuah pemetaan alamat elemen. Meski demikian, Finite Element merupakan program ampuh untuk memodelkan beberapa sistem fisis tertentu.

Meshless Radial Basis Function untuk solusi Incompressible & Compressible Flow merupakan pengembangan dari finite elemen namun tidak menggunakan mesh, sehingga memiliki keuntungan karena, pada beberapa sistem fisis, sangat sulit mencari bentuk mesh yang efektif. Dengan Meshless Radial basis function maka kesulitan dalam penentuan Mesh, yang sebenarnya adalah proses inisalisasi, dapat dihilangkan dan programmer dapat fokus dalam penghitungan utama.

Pada metode ini mesh digantikan dengan titik-titik yang ditentukan, bisa acak atau teratur. Daerah yang tidak tercakup oleh titik dihitung dengan menggunakan interpolasi Lagrange dengan Polinomial Legendre. Dengan demikian, nilai pada sebarang titik di sistem fisis dapat diketahui.

Kegiatan akhir pada workshop adalah menerapkan metode-metode tersebut pada berbagai sistem fisis dan menjalankan pada program Matlab.

Bagi dosen, workshop ini dapat melengkapi pengetahuan dan meningkatkan kemampuan di bidang komputasi khususnya metode numerik. Beberapa metode seperti Finite Difference sudah tidak asing karena digunakan pada perkuliahan KBK Teori dan Komputasi Fisika, namun beberapa metode merupakan metode tingkat lanjut, yang meskipun tidak mungkin diajarkan pada perkuliahan, dapat digunakan untuk penelitian dosen maupun topik tugas akhir mahasiswa.

Untuk Jurusan Fisika, pelatihan ini sejalan dengan roadmap KBK Teori dan Komputasi Fisika, yaitu mengembangkan Computational Fluid Dynamic (CFD). Pada pelatihan ini beberapa contoh sistem-sistem fisis yang ditinjau sama persis dengan sistem fisis pada skripsi mahasiswa di bawah KBK Teori dan Komputasi Fisika pada semester genap 2014/2015, dengan metode penyelesaian yang berbeda. Diharapkan setelah ini ada mahasiswa yang mengambil topik yang sama namun dengan penyelesaian dengan metode CFD karena saat ini pengembangan komputasi dan simulasi mengarah ke sana.

File-file dari workshop ini dapat dilihat di https://www.dropbox.com/sh/py7dufd2hiektoy/AABIxMvEJJBaz14RZj2h4GMCa?dl=0

Malang, 18 Juni 2015


Related news items:
Newer news items:
Older news items:

 

Add comment

Security code
Refresh


UM | MIPA | Pimpinan UM | Elearning FMIPA | Physics Book