5.7.2 Cell-Centered FVM
Cell-centered FVM. Sebuah penataan variabel yang berpusat pada sel saat ini adalah tipe penataan variabel yang paling populer yang digunakan dengan FVM. Dengan praktik ini, variabel dan kuantitas terkaitnya disimpan di centroid sel atau elemen grid. Dengan demikian, elemen identik dengan elemen diskritisasi dan, secara umum, metode ini akurat orde kedua karena semua kuantitas dihitung di centroid elemen dan wajah, di mana perbedaan antara nilai variabel dan rata-ratanya adalah Variasi dalam sel dapat direkonstruksi menggunakan ekspansi deret Taylor. Keuntungan lain dari formulasi berpusat pada sel adalah bahwa hal itu memungkinkan penggunaan elemen poligonal umum tanpa perlu fungsi bentuk yang telah ditentukan sebelumnya. Ini memungkinkan implementasi strategi multigrid penuh secara langsung.
Namun, dua kelemahan penting dari metode ini adalah penanganannya terhadap elemen non-konjungsi dan cara diskritisasi istilah difusi pada sel non-ortogonal. Masalah pertama memengaruhi akurasi metode, yang kedua ketangguhannya, sementara keduanya dipengaruhi oleh kualitas mesh.
Pertimbangkan susunan dua sel yang ditunjukkan dalam Gambar 5.15. Jelas bahwa rata-rata dari nilai yang ditentukan di C dan F akan ditentukan di bukan
centroid wajah. Dengan demikian, prosedur diskritisasi apa pun yang menggunakan nilai yang diinterpolasi ini tidak akan memiliki akurasi
Untuk skema berpusat pada sel, kesalahan diskritisasi sangat bergantung pada kelancaran grid. Hasil untuk situasi seperti itu ditampilkan di Gambar 5.16. Situasi fisik yang ditampilkan di Gambar 5.16a mewakili cincin di antara dua silinder horizontal dengan potongan lintang belah ketupat. Silinder dalam dipertahankan pada suhu panas seragam sementara silinder luar dipertahankan pada suhu dingin
Perbedaan suhu menciptakan variasi densitas dalam ruang lingkup dan menimbulkan gaya apung yang membentuk medan aliran. Dengan menggunakan sistem grid


Ditampilkan dalam Gambar 5.16a, distribusi kecepatan dan suhu dalam ruang lingkup diperoleh secara numerik menggunakan metode volume terbatas. Isoterma yang dihasilkan ditampilkan dalam Gambar 5.16b. Dengan memperhatikan Gambar 5.16b dengan hati-hati, lipatan kecil dapat terlihat di sekitar garis tengah horizontal domain. Wilayah di sekitar lipatan diperbesar dan grid serta isoterma di wilayah itu ditampilkan dalam Gambar 5.16c, d, masing-masing. Lipatan dalam isoterma jelas terlihat dalam plot yang diperbesar dan disebabkan oleh penggunaan grid dengan diskontinuitas kemiringan yang menyebabkan kesalahan diskritisasi yang tidak dapat dikurangi terlepas dari seberapa banyak grid tersebut disempurnakan. Kesalahan orde nol ini tidak muncul dengan skema sel-vertikal. Meskipun demikian, untuk grid yang cukup halus, susunan berpusat pada sel dapat mencapai akurasi orde dua atau lebih tinggi.
Masalah lain yang memengaruhi FVM berpusat pada sel adalah penanganan non-ortogonalitas dalam diskritisasi istilah difusi. Ini akan dibahas secara rinci di Bab. 8, namun penjelasan singkat berguna pada tahap ini.
Dalam diskritisasi istilah difusi (Gambar 15.17), nilai sudut θ yang membentang antara vektor satuan e (yang berada dalam arah garis yang menghubungkan sentroid elemen C dan F) dan vektor satuan n (yang normal terhadap wajah yang dibagi oleh elemen C dan F) memengaruhi tingkat implisit dan oleh karena itu ketangguhan metode yang diterapkan dalam diskritisasi istilah difusi.