BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seakeeping merupakan cabang ilmu hidrodinamika kapal yang membahas kemampuan suatu benda terapung untuk merespons gerakan akibat eksitasi gelombang laut. Pemahaman mendalam tentang respons gerak benda di bawah aksi gelombang reguler sangat penting dalam perancangan struktur laut karena secara langsung terhadap keamanan operasional, integritas struktural, dan kinerja sistem secara keseluruhan.

Pada laporan ini, objek yang dianalisis adalah silinder vertikal terapung berukuran besar dengan diameter 7 m, panjang total 14 m, dan draft 5 m. Dengan skala dimensi seperti ini, silinder dapat merepresentasikan berbagai struktur offshore seperti spar platform, FPSO (Floating Production Storage and Offloading), atau komponen mooring buoy berskala industri. Silinder dipilih sebagai objek kajian karena memiliki geometri yang simetris, sehingga memudahkan proses analisis yang lebih terstruktur serta memungkinkan validasi numerik dilakukan dengan lebih baik. 

Analisis ini dilakukan menggunakan ANSYS AQWA 2026 R1, yang menyelesaikan permasalahan difraksi dan radiasi gelombang dengan menggunakan metode panel (Boundary Element Method/BEM) yang didasarkan pada teori aliran potensial.  Output utama yang dianalisis meliputi RAO heave, roll, pitch, koefisien added mass, radiation damping, serta gaya eksitasi Froude-Krylov dan difraksi.

1.2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana karakteristik RAO heave, pitch, dan roll pada silinder vertikal terhadap perubahan frekuensi gelombang untuk berbagai arah datang gelombang?
2. Bagaimana variasi koefisien hidrodinamika, khususnya added mass dan radiation damping, terhadap perubahan frekuensi gelombang?
3. Bagaimana karakteristik gaya eksitasi Froude-Krylov dan gaya difraksi terhadap perubahan frekuensi pada arah datang gelombang 180°?
4. Pada rentang frekuensi berapa respons resonansi terjadi, serta bagaimana dampaknya terhadap keselamatan dan keandalan operasi struktur terapung?

1.3. Tujuan 

1. Membangun model simulasi hydrodynamic diffraction silinder vertikal menggunakan ANSYS AQWA serta menganalisis RAO pada mode gerak heave, roll, dan pitch.
2. Menganalisis pengaruh variasi frekuensi gelombang terhadap koefisien hidrodinamika, khususnya added mass dan radiation damping.
3. Mengidentifikasi frekuensi resonansi serta arah datang gelombang kritis yang menghasilkan respons gerak terbesar.
4. Menginterpretasikan hasil simulasi secara fisik dan mengevaluasi respons struktur berdasarkan pertanyaan utama yang ditetapkan dalam tugas.

BAB II
DESKRIPSI OBJEK

2.1. Dimensi Utama

Objek yang dianalisis dalam laporan ini adalah silinder vertikal terapung yang didesain menggunakan Autodesk Inventor dan diimpor ke ANSYS AQWA dalam format IGES (.igs). Silinder ini dapat merepresentasikan spar platform berskala menengah atau mooring buoy besar. Dimensi utama disajikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Dimensi Utama Silinder Vertikal

2.2. Sifat Massa dan Inersia

Sifat massa dan momen inersia dihitung menggunakan Autodesk Inventor dengan tingkat kesalahan relatif sangat kecil (0,000580–0,000882%). Tabel 2.2 menampilkan semua parameter yang digunakan sebagai input dalam model ANSYS AQWA.

Tabel 2.2. Sifat Massa dan Inersia Silinder

2.3. Asumsi Pemodelan

1. Silinder diasumsikan sebagai benda tegar (rigid body) yang dapat bergerak bebas dalam enam derajat kebebasan atau 6 DOF.
2. Sistem mooring tidak dimodelkan, sehingga silinder dianggap sebagai struktur free-floating.
3. Fluida diasumsikan sebagai fluida ideal, yaitu inviscid dan incompressible, sehingga pendekatan teori aliran potensial dapat digunakan.
4. Gelombang yang digunakan merupakan gelombang reguler linier berdasarkan teori Airy wave dengan amplitudo satuan sebesar 1 m.
5. Analisis dilakukan pada kondisi zero forward speed, sehingga tidak terdapat kecepatan maju pada silinder.

BAB III
METODE NUMERIK

3.1. ANSYS AQWA dan Metode Panel

ANSYS AQWA menggunakan Source Strength Distribution Method, yaitu metode panel berbasis Boundary Element Method (BEM), untuk menyelesaikan persamaan Laplace pada potensial kecepatan fluida di sekitar benda tercelup. Dalam metode ini, singularitas berupa source atau dipole didistribusikan pada permukaan benda yang telah didiskretisasi menjadi panel-panel datar.

Berdasarkan distribusi potensial tersebut, ANSYS AQWA menghitung berbagai parameter hidrodinamika, meliputi gaya Froude-Krylov, gaya difraksi, gaya radiasi (added mass dan radiation damping), kekakuan hidrostatik, serta Response Amplitude Operator (RAO) untuk setiap moda gerak.

Persamaan gerak enam derajat kebebasan (6-DOF) yang diselesaikan oleh AQWA dapat dituliskan sebagai:

[-ω² (M + A(ω)) + iω B(ω) + C] X = F(ω)

dengan keterangan:

• A(ω) = matriks added mass
• B(ω) = matriks radiation damping
• C = matriks kekakuan hidrostatik
• F(ω) = vektor gaya eksitasi kompleks
• X = vektor amplitudo gerak kompleks

Nilai RAO didefinisikan sebagai perbandingan antara amplitudo respons gerak terhadap amplitudo gelombang, yaitu:

RAO = |X| / A_gelombang

3.2. Persiapan Geometri dan Mesh

Geometri silinder terdiri dari dua body: bagian tercelup (Draft, T = 5 m) dan tutup atas (Top). AQWA menghasilkan internal lid secara otomatis pada bidang garis air. Parameter mesh disajikan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Parameter Mesh Model ANSYS AQWA

3.3. Kondisi Analisis

Tabel 3.2. Setup Kondisi Analisis