Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) awalnya dibuat untuk mensimulasikan fenomena non-aksisimetris dalam astrofisika. Namun, metode ini masih memiliki beberapa kelemahan, yaitu biaya komputasi yang tinggi yang diperlukan untuk memodelkan nilai dengan resolusi tinggi dan masalah dengan kondisi batas. Penelitian ini bertujuan untuk menjawab apakah pemodelan SPH dengan fokus pada aliran kontinu dapat menghasilkan nilai yang akurat secara kuantitatif dengan biaya komputasi yang rendah. Penelitian ini akan menggabungkan algoritma dan pengkodean pada program utama sungai berkelok-kelok dan algoritma aliran kontinu dengan tujuan untuk mendapatkan hasil yang akurat secara kuantitatif pada interaksi fluida padat dengan aliran kontinu pada saluran berkelok-kelok menggunakan metode SPH. Penelitian ini menggunakan bahasa pemrograman Fortran untuk pemodelan metode numerik SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), model dilakukan dalam bentuk saluran terbuka berkelok-kelok berbentuk U secara 3D, dimana dinding saluran merupakan dinding yang tidak dapat ditembus dan menggunakan saluran kontinu. mengalir dengan jumlah partikel yang terbatas. ......Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) was originally created to simulate nonaxisymmetric phenomenon in astrophysics. However, this method still has several shortcomings, namely the high computational cost required to model values with high resolution and problems with boundary conditions. This research aims to answer if SPH modeling with a focus on continuous flow can produce quantifiably accurate values with low computational cost. This research will combine algorithms and coding in the main program of meandering river and continuous flow algorithm with the aim of obtaining quantitatively accurate results on solid fluid interactions with continuous flow on a meandering channel using the SPH method. This study uses the Fortran programming language for modeling the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) numerical method, the model is conducted in the form of a U-shaped meandering open channel in 3D, where the channel walls are non-penetrable wall and uses a continuous flow with a limited number of particles.

Abstrak :
ABSTRAK Fenomena likuifaksi kerap terjadi pada tanah jenuh, lepas, dan massa jenis rendah seperti tanah berpasir. Ketika daya dukung tanah turun secara drastis, tanah berpasir memiliki kecenderungan untuk memadat dan bergerak seperti air. Perilaku tersebut menghasilkan interaksi antara pasir dan tanah lempung dimana memiliki permeabilitas yang lebih tinggi dan kadar air yang terkandung di dalamnya. Maka dari itu, dibutuhkan metode yang dapat memodelkan pergerakan deformasi yang besar, yaitu metode partikel bebas salah satunya Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Metode SPH digunakan untuk mengetahui lapisan air yang terbentuk selama beban siklik terjadi sehingga mendekati fenomena likuifaksi. Model menggunakan material tanah lempung sebagai solid dan lapisan air sebagai fluida dengan ruang model 0,1 x 0,1 x 0,05 m. Parameter program merepresentasikan tanah lempung dengan parameter Stiffness Coefficient, volume solid, dan critical shear strength serta lapisan air dengan Damping Coefficient, volume fluida, dan viskositas. Perhitungan dilakukan dengan program Fortan dan divisualisasikan secara 2 Dimensi dan 3 Dimensi dengan Gnuplot. Keduanya dievaluasi dari pergerakan solid dan fluida serta kestabilan numerik. Pada model akhir didapatkan parameter Ks = 20.000 N/m, Ks = 53,3 Ns/m, dan x partikel = 50 mencapai kestabilan numerik dan seluruh partikel fluida dapat mengenali lapisan solid serta tidak terjadi proses disipasi fluida.

---

ABSTRACT The phenomenon most often happen in saturated, loose, and low density such as sandy soils. When the bearing capacity drops, loose sand has the tendency to become compressed and behaves like liquid. This behavior generates an interaction between sandy soils and clay soils which has a higher permeability and include its water content. Therefore, it required method that can model large deformation movements, namely the free particle method, one of which is Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). The SPH Method is used to determine the layer of water formed during cyclic load so it can approaches the liquefaction phenomenon. The model use clay soils as solid and water layers as fluid with model geometry 0,1 x 0,1 x 0,05 m. Program parameters represent clay soils with stiffness coefficient, solid volume, and critical shear strength also fluid layers with damping coefficient, fluid volume, and viscosity. The calculation is done with Fortran Program and visualized in 2 Dimension and 3 Dimension with Gnuplot. Both will be evaluated from the movement of solid and fluid also numeric stability. In the final model the parameters Ks = 20.000 N/m, Ks = 53,3 Ns/m, dan x partikel = 50 reach numeric stability and all fluid particles can recognize the solid layer.

Abstrak :
Pengujian keandalan suatu metode numerik dapat dilakukan terhadap hasil visual dan nilai propertinya. Pengujian hasil visual dari metode Smoothed Particle Hydrodynamics dalam bidang hidrolika sudah banyak dilakukan dan hasilnya sangat baik, namun penelitian untuk hasil nilai propertinya masih dalam tahap pengembangan. Tujuan dari penelitian ini adalah menguji keandalan metode SPH dalam simulasi aliran air 3D menerus pada penyempitan pipa vertikal dalam memenuhi Hukum Kekekalan Massa dan Energi. Variabel-variabel dalam persamaan umum Hukum Kekekalan Massa dan Energi dengan pendekatan Eulerian dikuantifikasikan sedemikian rupa sehingga dapat digunakan sebagai parameter pengujian. Skenario pemodelan divariasikan berdasarkan penggunaan kerapatan partikel dan besar support radius. Pengujian yang dilakukan pada setiap skenario menghasilkan nilai residu yang relatif kecil, terlihat dari besar prosentase nilai residu yang dihitung terhadap total massa atau total energi dalam setiap segmen tinjauan, yaitu 0 hingga 8.9 untuk residu massa dan 0 hingga 7.2 untuk residu energi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa metode SPH secara hasil nilai propertinya mampu menyimulasikan fenomena aliran air.

---

Testing the reliability of a numerical method can be done by reviewing the qualitative behaviour and quantitative properties. The qualitative behaviour of Smoothed Particle Hydrodynamics method in hydraulic field has been widely tested and the results are very satisfying, but research for testing the quantitative property is still in development stage. The aim of this research is to test the reliability of SPH method in a 3D continuous fluid flow simulation in a vertical pipe constriction by fulfilling the Law of Conservation of Mass and Energy. The variables in the general equations of these law of conservations with the Eulerian approach are quantified so that it can be used as the test parameters. The scenarios are varied based on the use of distance between particles and support radius. The tests performed on each scenario yield relatively small residual values, as shown by the percentage of residual values calculated against the total mass or total energy in each review segment, 0 to 8.9 for mass residues and 0 to 7.2 for energy residues. Thus, in general, the results showed that based on the quantitative properties, SPH method is reliable in simulating fluid flow phenomenon.

Abstrak :
Metode yang banyak digunakan dalam melakukan analisis stabilitas lereng seperti Limit Equilibrium Method (LEM) dan Finite Element Method (FEM) lebih banyak memperhatikan nilai faktor keamanan lereng. LEM tidak dapat memprediksi perilakuk tanah setelah keruntuhan, sedangkan FEM hanya dapat digunakan untuk menghitung deformasi material sebelum keruntuhan. Metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) saat ini sudah mulai digunakan sebagai alternatif untuk mengatasi distorsi mesh yang berlebih dalam analisis FEM akibat deformasi besar pasca kegagalan dalam analisis stabilitas lereng. Dalam penelitian ini, perilaku material tanah akan dimodelkan sebagai partikel menggunakan metode SPH dengan mengacu pada beberapa penelitian sebelumnya. Model konstitutif tanah Drucker-Prager digunakan dalam prosedur SPH elasto-plastic sebagai alternatif model fluida Bingham dalam prosedur SPH Hydrodynamics yang sudah dikembangkan di Universitas Indonesia. Algoritma ini menggunakan hubungan tegangan-regangan untuk menggambarkan perilaku elastis-plastis dari partikel tanah. Simulasi dilakukan pada partikel tanah yang dimodelkan sebagai tanah kohesif dengan sudut kemiringan terhadap sumbu horizontal. ......The methods that are widely used in conducting slope stability analysis such as the Limit Equilibrium Method (LEM) and Finite Element Method (FEM) pay more attention to the value of the slope safety factor. LEM cannot predict soil behavior after failure, while FEM can only be used to calculate material deformation before failure. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method currently has begun to be used as an alternative to overcome excess distortion of the mesh in FEM analysis due to post-failure large deformations in slope stability analysis. In this study, the behavior of the soil material will be modeled as particles using the SPH method with reference to several previous studies. The Drucker-Prager constitutive soil model is used in the elasto-plastic SPH procedure as an alternative to the Bingham fluid model in the SPH Hydrodynamics procedure which has been developed at the University of Indonesia. This algorithm uses the stress-strain relationship to describe the elastic-plastic behavior of soil particles. Simulations were carried out on soil particles which were modeled as cohesive soils with a slope angle to the horizontal axis.

Abstrak :
Méandres se produire même sans le transport des sédiments, elle est causée par une turbulence à grande échelle (da Silva, 2006). La recherche de méandre des chaînes en général est séparé, mais toujours corrélée, en deux approches : la dynamique géomorphologiques et fluide, où la modélisation des flux 3D reçoivent plus d'attention pour sa capacité à simuler le mouvement hélicoïdal, même si elle est élevée dans les efforts de calcul et limitée à une géométrie simple (Camporeal, et al, 2007). Un modèle développé avec un finis méthodes d'éléments pour l'écoulement en trois dimensions est appelé Resource Modelling Associates (RMA), pour modéliser ; flux de densité stratifié (RMA-10), et la qualité de l'eau dans les estuaires et les ruisseaux (RMA-11) (King, 2013). Smoothed particle hydrodynamics (SPH) est une méthode libre de maille la plus perceptible et devenu très populaire, en particulier pour les flux de surface libre, il est une méthode robuste et puissant pour décrire les médias déformation (Gomez-Gesteira, et al, 2010). SPH est une méthode très prometteuse pour répondre à la modélisation des flux 3D dans le dynamique méandre. Objectif de cette recherche est modèles d'écoulement hélicoïdaux de simulation d'écoulement avec 3D méthode SPH d'écoulement presque incompressible est comparable à écouler simulation avec écoulement stratifié 3D méthode des éléments finis. Approches dans cette recherche est divisé en deux grandes parties ; (1) modélisation du dynamique méandre avec RMA afin de déterminer ses caractéristiques de base, et (2) développement de la méthode de SPH pour simuler l'écoulement hélicoïdal dans un canal. Modèle éléments finis utilisé dans cette étude, RMA a montré sa capacité à simuler les caractéristiques clés de méandres et sont convenus avec les expériences de Hasegawa (1983), et Xu et Bai (2013). Ces résultats sont utilisés comme référence pour développer le modèle du dynamique méandre. Procédures de SPH sont élaborées à partir du modèle d'écoulement du fluide 3D, gestion des collisions entre les particules de l'eau, et des conditions aux limites de canal courbes. La caractéristique fondamentale dans le dynamique méandre est écoulement hélicoïdal. Avec simulation de SPH, écoulement hélicoïdal est initiée par l'addition des flux de tourbillon et visqueux aux conditions initiales. Formation d'écoulement hélicoïdal est généré en hémisphères partie aval du canal courbé. Motif d'écoulement hélicoïdal à partir du modèle SPH peut être comparé avec des modèles de flux hélicoïdaux de modèle RMA. Le modèle d'écoulement hélicoïdal est compatible avec les modèles de l'investigation très récente de l'expérience par Wang et Liu (2015), et l?esquisse théorique de flux secondaires dans un canal courbe par Wu (2008). Ainsi, SPH est capable pour développer écoulement hélicoïdal du fait de la courbure, d'accord avec Camporeal et al. (2007), et même sans le transport des sédiments, convenu avec da Silva (2006) et Yalin (1993). Notre contribution en présente recherche est le développement de la méthode SPH pour la modélisation de l'écoulement hélicoïdal dans un canal courbé dans le but de simuler le dynamique méandre. Ceci est tout le long avec l'avancement de SPH en hydraulique où quatre grands défis dans les applications de SPH, selon la communauté SPHERIC (Violeau et Rogers, 2015), sont la convergence, la stabilité numérique, la condition limite, et l'adaptabilité. Cette recherche participe aux deux défis de SPH ; la condition limite et l?adaptabilité. Nous avons utilisé des géométries simples basées sur la loi de Snell pour représenter la réponse basique des particules du mur de canal courbé, et adapté SPH pour flux presque incompressible comme un phénomène basique de l'hydraulique dans un canal courbé qui est note bene un flux incompressible. Mots-clés: smoothed particle hydrodynamics, RMA, écoulement hélicoïdal, simulation d'écoulement du fluide 3D, canal courbé, les méandres.

---

Meanders occur even without sediment transport, it is caused by a large-scale turbulence (da Silva, 2006). Meandering channels research in general is separated, but still correlated, into two approaches: geomorphologic and fluid dynamics, where 3D flow modeling receives more attention for its ability to simulate helicoidal motion even though it is high in computational efforts and limited to simple geometry (Camporeal, et al., 2007). One developed model with a finite element method for three-dimensional flow is called Resource Modelling Associates (RMA), to model; density stratified flow (RMA- 10), and water quality in estuaries and streams (RMA-11) (King, 2013). Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is one most noticeable meshfree method and now become very popular, particularly for free surface flows, it is a robust and powerful method for describing deforming media (Gomez-Gesteira, et al., 2010). SPH is a very promising method to answer 3D flow modeling in meander dynamics. Objective of this research that helical flow patterns from flow simulation with 3D nearly incompressible flow SPH method is comparable to flow simulation with 3D stratified flow finite element method. Approaches in this research is divided into two big parts; (1) modeling meander dynamics with RMA to determine its basic characteristics, and (2) development smoothed particle hydrodynamics (SPH) method to simulate helical flow in a curved channel. The finite element model using in this study, RMA has shown its capability to simulate the meander key characteristics and are agreed with experiments of Hasegawa (1983), and Xu and Bai (2013). These results are used as a reference in developing a method to model meander dynamics. SPH procedures are developed from 3D fluid flow model, collision handling between water particles, and curved channel boundary conditions. The very basic characteristic in meander dynamics is helical flow. With SPH simulation, helical flow is initiated by adding up viscous flow and vorticity at initial conditions. Formation of helical flow is generated at downstream hemispheres part of the curved channel. Helical flow pattern from SPH model can be compared with helical flow patterns from RMA model. The helical flow pattern is consistent with the patterns from very recently experiment investigation by Wang and Liu (2015), and theoretical sketch of secondary flows in a curved channel by Wu (2008). Thus, SPH method is able to develop helical flow as a result of curvature, agreed with Camporeal et al. (2007), and even without sediment transport, agreed with da Silva (2006) and Yalin (1993). Our contribution with this research is developing SPH method for modeling helical flow in a curved channel with the aim of simulating meandering dynamics. This is all along with advancement of SPH in Hydraulics where four grand challenges in SPH applications, according to SPHERIC community (Violeau & Rogers, 2015), are convergence, numerical stability, boundary conditions, and adaptivity. This research participates to the two of SPH challenges; boundary conditions and adaptivity. We used simple geometries based on Snell?s law to represent basic particle responses to channel walls. We adapted SPH for nearly incompressible flow as a basic hydraulics phenomenon in a curved channel that is note bene an incompressible flow.

Abstrak :
Likuifaksi adalah fenomena hilangnya sebagian besar tahanan geser pada masa tanah ketika mengalami pembebanan monotonic atau beban siklik dalam waktu singkat yang mengalir menjadi cair yang didukung dengan meningkatnya tegangan air pori tanah sehingga tegangan geser pada masa tanah menjadi rendah, penurunan daya dukung tanah berakibat tanah menjadi jenuh (saturated), air yang terdapat diantara pori-pori tanah membentuk tekanan air pori. Potensi likuifaksi tersusun atas material yang didominasi berukuran pasir. Pergerakan tanah terjadi akibat partikel tanah berpasir terdisipasi pada lapisan tanah dengan permeabilitas yang tinggi. Studi terkait likuifaksi dikembangkan dengan pemodelan tiga dimensi (3D) menggunakan metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) yang memodelkan dan memvisualisasikan perilaku partikel fluida dan solid. Pada penelitian ini akan memodelkan simulasi perilaku pergerakan interaksi lapisan fluida diantara lapisan tanah impermeable dengan kondisi batas pada permuakaan miring. ......Liquefaction is a phenomenon in which the strength and stiffness of a soil is reduced by earthquake shaking or other rapid loading, where saturated sand and silt take on the characteristics of a liquid during the intense shaking of an earthquake. This is because a loose sand tends to compress, in response to soil compressing, in the pore water pressure and water attempts to flow out from the soil. Soil deforms easily and heavy objects such as structure can be damaged from the sudden loss of support from below. The research includes a liquefaction with Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method for modelling and visualizing movement of fluid layer interaction between impermeable soil layers with boundary conditions sloping surface.

Abstrak :
Dalam Computational Fluid Dynamics, simulasi dari interaksi fluida-fluida memberikan hasil yang berbeda dibandingkan interaksi fluida-solid. Asumsi yang tepat dan kondisi lainnya dibutuhkan untuk memperoleh simulasi interaksi fluida yang terbaik. Penghitungan yang digunakan adalah metode Smoothed Particle Hydrodynamics SPH berdasarkan persamaan Navier-Stokes, seperti pada penelitian sebelumnya yang dibuat dalam bahasa pemrograman FORTRAN. Sebagai pengembangannya, penelitian ini memodifikasi persamaan gaya viskositas untuk fluida berbeda jenis. Penelitian ini menggunakan dua jenis fluida berbeda massa jenis dan viskositas, dengan skenario fluida yang diam dalam ruang 3 dimensi. Untuk mendapatkan interaksi yang murni dari fluida, pengaruh lain seperti reaksi kimia dan transfer panas diabaikan, serta kedua jenis fluida juga bersifat miscible. Pergerakan partikel, massa jenis, tekanan dan gaya-gaya diteliti dari setiap skenario dan variasi. Simulasi dua jenis fluida yang berbeda pada penelitian ini memperlihatkan perilaku pergerakan partikel yang berbeda tiap skenarionya, namun serupa dengan perilaku sebenarnya. ......In Computational Fluid Dynamics, simulation of fluid fluid interaction gives different results than fluid solid interaction. Right assumptions and other conditions is needed to reach best fluid interaction simulation. The computation uses Smoothed Particle Hydrodynamics SPH method based on Navier Stokes equation, as from the previous works in FORTRAN programming language. As the development, this research modifies the term of viscosity force equation to multiple fluid equation. This research uses two different fluids in density and viscosity, and scenarios with fluids at rest in 3 dimensional box. In order to get a pure interaction of fluids, other effects and influence like chemical reaction and heat transfer is neglected, and the fluids are also miscible with each other. Particle movements, density, pressure and forces is observed for every scenarios and variations. The simulation of two different fluids in this research showed different particle movements in each scenario, but similar to its actual behavior.

Abstrak :
ABSTRACT
Fenomena Penggerusan atau Scouring secara langsung terjadi pada material karena gerakan aliran air dan sedimen air, masih menjadi topik yang para peneliti di dunia terus selidiki. Studi terkait penggerusan kemudian terus dikembangkan dalam Computational Fluid Dynamics CFD untuk dapat memperkirakan efek Scouring dengan menganalisis interaksi antara zat cair dan zat padat. Interaksi antara air dan solid dapat diteliti dengan merealisasikan pemodelan tiga dimensi 3D menggunakan metode pendekatan numerik Smoothed Particle Hydrodynamics SPH yang memodelkan dan memvisualisasikan perilaku fluida dengan pendekatan Lagrangian, sebuah pendekatan partikel lebih realistis daripada pendekatan grid. Pada penelitian pemodelan interaksi fluida dan solid pada ini akan diteliti berbasis partikel skala mikro pada fenomena Air Hujan-Beton Solid, fenomena Air ndash; Beton Solid, dan fenomena Air ndash; Granular solid. Hasil simulasi pemodelan dapat ditinjau dari perilaku pemodelan dan gaya internal maupun eksternal terutama gaya Boundary untuk berbagai variasi pemodelan yang dilakukan terhadap nilai Support Radius, Stiffness Coefficient Ks , dan Damping Coefficient Kd . Nilai Ks akan mempengaruhi kekakuan partikel solid sementara nilai Kd mempengaruhi redaman osilasi dari partikel fluida pada sesaat setelah terjadinya tumbukan.

---

ABSTRACT
Scouring Phenomenon directly occurs on materials due to the motion of water flow and water borne sediments that researchers in the world continue to investigate. Scouring related studies are then continuously developed in Computational Fluid Dynamics CFD to be able to estimate Scouring effects by analyzing interaction between fluid and solid. Interaction between water and solid can be researched by realizing three dimensional modeling 3D using the numerical approach method of Smoothed Particle Hydrodynamics which is modeling and visualizing fluid behavior with a Lagrangian approach, a more particle approach realistic than the grid approach. The authors examine the interaction modelling of fluid and solid in particle based micro scale on water drop concrete phenomenon, water concrete phenomenon, dan water granular solid phenomenon. The results will be reviewed by particle rsquo s behaviour and Boundary Forces for every support radius, stiffness coefficient, and damping coefficient variations. Value of Ks will affect the rigidity of solid particle and value of Kd will affect the damping attenuation of the fluid particles at shortly after the collision occured.

Abstrak :
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi program SPH yang mampu memodelkan fenomena keruntuhan lereng dengan 2 pendekatan SPH yang berbeda dibandingkan untuk mengamati bagaimana perilaku partikel saat mensimulasikan keruntuhan lereng. Program SPH Drucker-Prager dipilih karena mencakup parameter tanah yang diperlukan untuk memodelkan keruntuhan lereng. Program SPH Drucker-Prager dimodifikasi dengan menambahkan efek gravitasi pada partikel yang meningkatkan perilaku partikel. Tekanan Isotropik, Densitas dan Viskositas Semu dalam Program SPH yang dimodifikasi dianalisis untuk memeriksa apakah sesuai dengan kondisi yang diharapkan. Analisis visual menunjukkan bahwa partikel mampu memadat namun belum mampu menunjukkan perilaku keruntuhan lereng yang diharapkan. Analisis variabel dasar menunjukkan bahwa nilai yang dihitung oleh program SPH umumnya lebih besar dari nilai yang diharapkan. Program SPH yang dipilih membutuhkan modifikasi tambahan pada kode sebelum mampu memodelkan keruntuhan lereng. Modifikasi tersebut melibatkan peningkatan algoritma untuk menstabilkan Tekanan Isotropik ketika partikel berinteraksi dengan batas dan jenis partikel yang berbeda dan penambahan Metode Pengurangan Kekuatan. ......This research aims to identify the SPH program that is capable of modelling the phenomena of slope failure 2 different SPH approaches were compared to observe how the particles behave when simulating slope failure. The Drucker-Prager SPH program was selected as it includes the necessary soil parameters to model slope failure. The Drucker-Prager SPH program was modified by adding the effects of gravity on the particles improving the behaviour of the particles. The Isotropic Pressure, Density and Apparent Viscosity in the modified SPH Program were analysed to check whether it conforms to the expected conditions. The visual analysis showed that the particles are capable of compacting however is not yet capable of showing the expected slope failure behaviour. The analysis of base variables shows that the values computed by the SPH program generally are greater than the expected values. The chosen SPH Program needs additional modifications to the code before it is capable of modelling slope failure. Such modifications involve the improvement of the algorithm to stabilise the Isotropic Pressure when the particles interact with the boundary and different particle types and the addition of the Strength Reduction Method.