ccitonline.com

CCIT – Cara Cerdas Ingat Tuhan

Simulasi Dinamik Metode Overset Mesh pada OpenFOAM

Workflow yang ditampilkan di atas merupakan contoh kerangka kerja persiapan mesh yang umum digunakan dalam simulasi CFD berbasis dynamic mesh maupun overset mesh pada platform OpenFOAM. Secara umum, alur ini menggambarkan proses sistematis mulai dari pembuatan mesh geometri objek, pembuatan domain latar (background mesh), penggabungan kedua mesh, penentuan zona gerak, hingga inisialisasi kondisi awal sebelum simulasi dijalankan. Tahapan ini sangat penting karena kualitas dan struktur mesh akan secara langsung memengaruhi akurasi perhitungan gaya, momen, serta respons aerodinamik pada simulasi kestabilan dinamik UAV.

Tahap pertama berfokus pada pembuatan mesh objek, misalnya airfoil atau badan pesawat. Proses ini diawali dengan pembuatan mesh dasar menggunakan blockMesh, kemudian dilanjutkan dengan ekstraksi fitur geometri melalui surfaceFeatureExtract untuk memastikan detail tepi seperti leading edge dan trailing edge dapat direpresentasikan dengan baik. Selanjutnya, snappyHexMesh digunakan untuk menghasilkan mesh body-fitted yang lebih halus dan mengikuti bentuk geometri secara presisi. Hasil dari tahap ini adalah mesh objek dengan tingkat resolusi tinggi yang nantinya akan berfungsi sebagai region bergerak dalam simulasi.

Tahap berikutnya adalah pembuatan background mesh yang merepresentasikan domain fluida secara keseluruhan, seperti domain wind tunnel numerik. Mesh ini biasanya dibuat lebih kasar dibanding mesh objek karena berfungsi sebagai lingkungan aliran utama, bukan area dengan gradien aliran tinggi. Setelah kedua mesh tersedia, langkah selanjutnya adalah menggabungkannya menggunakan mergeMeshes sehingga terbentuk satu domain komputasi yang utuh. Pada tahap ini, mesh objek masih belum memiliki identitas sebagai zona bergerak, sehingga diperlukan proses tambahan untuk mendefinisikan region dinamis.

Penentuan zona gerak dilakukan menggunakan utilitas topoSet, yang berfungsi membuat cellSet dan cellZone berdasarkan kriteria tertentu. Melalui file dictionary khusus, area mesh yang mengelilingi objek dapat ditandai sebagai moving zone. Langkah ini sangat krusial dalam simulasi overset mesh karena zona tersebut akan menjadi region yang dapat bergerak, berosilasi, atau berinteraksi dengan mesh latar tanpa merusak struktur mesh global. Dengan kata lain, topoSet berperan sebagai jembatan antara mesh statik dan mekanisme mesh dinamik dalam simulasi CFD.

Setelah struktur mesh selesai, tahap akhir adalah inisialisasi dan verifikasi kualitas mesh. Folder kondisi awal direset menggunakan template agar nilai awal seperti kecepatan, tekanan, dan parameter turbulensi berada dalam kondisi yang konsisten. Selanjutnya, checkMesh dijalankan untuk memastikan kualitas mesh memenuhi kriteria numerik, seperti non-orthogonality dan skewness yang masih dalam batas aman. Proses diakhiri dengan setFields yang menginisialisasi distribusi medan aliran awal sesuai kebutuhan simulasi.

Workflow ini memiliki hubungan yang sangat erat dengan teknik overset mesh, karena seluruh rangkaian langkahnya dirancang untuk mempersiapkan dua jenis mesh utama, yaitu mesh objek yang bergerak dan mesh latar yang statis. Dalam simulasi kestabilan dinamik UAV, pendekatan ini memungkinkan peneliti melakukan gerakan paksa seperti osilasi pitch, roll, atau yaw tanpa harus melakukan deformasi mesh global. Hal inilah yang menjadikan metode overset sangat efisien dan stabil secara numerik dibandingkan teknik dynamic mesh konvensional. Pendekatan semacam ini banyak digunakan dalam penelitian aerodinamika modern, terutama pada platform open-source yang dikembangkan oleh OpenFOAM Foundation, karena fleksibilitasnya memungkinkan pengguna mengembangkan skema simulasi kestabilan yang kompleks dengan tingkat kontrol yang tinggi terhadap proses meshing dan pergerakan domain.


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *