Analisis Energi Mekanik Aliran Air Terjun dengan Simulasi Berbasis Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)

Abstract

Abstrak Keberadaan air terjun Indonesia berpotensi untuk dikembangkan dalam upaya memenuhi kebutuhan listrik di Indonesia. Dengan memanfaatkan energi mekanik aliran air terjun, akan mampu membangkitkan listrik. Analisis energi mekanik bisa dilakukan dengan menyimulasikannya menggunakan metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Metode SPH sangat cocok dalam menyimulasikan aliran air terjun, karena memiliki kelebihan berupa dapat membentuk pergerakan partikel-partikel yang menyerupai karakteristik fluida. Dalam proposal penelitian ini, metode SPH digunakan untuk menyelesaikan persamaan Navier-Stokes dan persamaan kontinuitas yang merupakan inti dari gerak fluida. Persamaan-persamaan pengatur tersebut digunakan untuk memperoleh percepatan, kecepatan, densitas, dan posisi partikel serta penyelesaian time stepping menggunakan metode Euler. Dengan persamaan-persamaan tersebut, simulasi aliran air terjun yang dihasilkan akan lebih menarik dan mampu menyelesaikan analisis yang diinginkan. Energi mekanik yang dihasilkan dari aliran air terjun dihitung berdasarkan massa, ketinggian, dan kecepatan dari setiap partikel SPH. Kata kunci : smoothed particle hydrodynamics, simulasi air terjun, energi mekanik Abstract The existence of the waterfall in Indonesia has a potential to develop and to fulfill the electricity demand in Indonesia. By utilizing mechanical flow energy of the waterfall, it will be able to generate electricity. Analysis of mechanical energy can be done by simulating using Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). SPH method is suitable to simulate the flow of the waterfall, because it has an advantage that can form of particles movement that falsify the characteristics of the fluid. In this final project proposal, the SPH method is used to solve the Navier-Stokes equations and the continuity equation which is the core of fluid motion. The governing equations are used to obtain the acceleration, velocity, density, and the position of the particle as well as the completion of Euler time-stepping method. With these equations, simulating a waterfall flow generated will be more attractive and able to complete the analysis desired. Mechanical energy that generated from the flow of the waterfall is calculated based on the mass, altitude, and velocity of every particle SPH. Keywords: smoothed particle hydrodynamics, waterfall simulation, mechanical energy