4.3. Dasar-dasar kondisi batas
Dasar-dasar kondisi batas. Spesifikasi kondisi batas adalah salah satu tugas yang paling menantang dalam menyiapkan simulasi CFD. Rentang kondisi batas yang mungkin sangat luas, mencakup semua aplikasi dan fisika potensial.
Menetapkan kondisi batas bukanlah ilmu pasti tetapi dipandu oleh spesifikasi dasar menggunakan kondisi nilai tetap (Dirichlet) dan gradien tetap (Neumann) yang diperkenalkan pada Bagian 4.2.
- Gambar di atas menunjukkan spesifikasi dasar untuk p, u, dan T untuk aliran subsonik inkompresibel, seperti yang dijelaskan oleh Pers. (2.47), Pers. (2.48), dan Pers. (2.65).
- Kondisi batas untuk p dan u membutuhkan perhatian khusus karena keduanya saling terkait. Kondisi pada T independen dari p dan u merupakan representasi dari bidang skalar terangkut lainnya, misalnya energi kinetik turbulen k
- Spesifikasi untuk inlet dan outlet diringkas sebagai berikut:
- gradien nol pada p di inlet, nilai tetap pada variabel lainnya;
- nilai tetap pada p di outlet, gradien nol pada variabel lainnya.
Penyebaran Gangguan (Propagation of disturbances)
Gangguan dalam aliran adalah hanya perubahan dari keseimbangan atau solusi tetap. Sebuah gangguan di satu lokasi bergerak, atau menyebar, melalui fluida. Kombinasi kondisi batas di batas terbuka, yaitu yang tidak termasuk dinding, terkait dengan penyebaran gangguan. Sementara gangguan diangkut oleh adveksi bersama aliran, mereka menyebar sebagai gelombang pada kecepatan suara
Gelombang suara dapat menyebarkan gangguan melawan arah aliran jika alirannya subsonik, yaitu ux < c. Gangguan harus dapat menyebarkan keluar melalui inlet, yang memerlukan satu variabel tidak ditentukan di inlet. Demikian pula, mereka harus dapat menyebarkan masuk dari outlet, yang memerlukan satu variabel ditentukan di outlet.
Sebuah persamaan tekanan, yang menggabungkan konservasi massa dan momentum, menggambarkan penyebaran gelombang. Untuk fluida inkompresibel, kecepatan gelombang adalah c = ∞ , karena Pers. (2.48) tidak mengandung istilah ∂p/∂t. Gangguan pada suatu titik mempengaruhi solusi di seluruh domain secara instan, seperti yang dibahas pada Bagian 2.22.
Tekanan adalah variabel yang logis untuk ditentukan kondisi batasnya guna mendukung penyebaran gelombang. Oleh karena itu, tekanan diatur pada outlet, yaitu kita menentukan kondisi nilai tetap; tidak diatur pada inlet, yaitu kita menentukan kondisi gradien tetap, biasanya diatur menjadi ∇_n p=0