RESIDUAL ITERASI
Residual iterasi dalam simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics) di OpenFOAM merujuk pada ukuran kesalahan dalam solusi numerik pada setiap iterasi selama proses konvergensi. Residual adalah perbedaan antara nilai solusi saat ini dan nilai solusi yang diprediksi untuk iterasi berikutnya. Tujuan dari iterasi ini adalah untuk mengurangi residual hingga mencapai nilai yang cukup kecil, menandakan bahwa solusi numerik mendekati solusi sebenarnya dari masalah.
Berikut adalah penjelasan lengkap tentang residual iterasi dalam simulasi CFD di OpenFOAM:
1. Definisi Residual
Residual adalah ukuran dari seberapa baik solusi numerik saat ini mematuhi persamaan diferensial yang mendasarinya. Dalam konteks CFD, ini biasanya mengacu pada seberapa baik persamaan aliran, energi, atau massa dipenuhi. Residual diukur sebagai:
Di mana Factual adalah nilai hasil perhitungan numerik dan Fexpected adalah nilai solusi yang diharapkan.
2. Iterasi dalam Simulasi
Pada setiap iterasi, solusi baru dihitung berdasarkan solusi dari iterasi sebelumnya. Proses ini diulang hingga residual menjadi cukup kecil, menandakan bahwa solusi telah konvergen. Residual biasanya dikurangi dengan metode iterasi numerik seperti metode Gauss-Seidel, Jacobi, atau metode lain yang relevan.
3. Konvergensi
Konvergensi dalam simulasi CFD dicapai ketika residual turun di bawah nilai ambang batas tertentu, menunjukkan bahwa perubahan solusi dari iterasi ke iterasi sangat kecil. Ini berarti bahwa solusi numerik cukup mendekati solusi sebenarnya dari persamaan yang dipelajari.
4. Pengukuran Residual
Residual diukur pada titik-titik grid atau elemen mesh dalam domain simulasi. Residual biasanya ditampilkan dalam bentuk grafik selama simulasi untuk memantau proses konvergensi. Grafik ini menunjukkan perubahan nilai residual sepanjang iterasi.
5. Contoh Grafik Residual
Gambar di bawah ini menunjukkan grafik residual selama iterasi dalam simulasi CFD:
Gambar di atas adalah contoh grafik residual dari dokumentasi OpenFOAM. Grafik ini menunjukkan nilai residual pada sumbu y dan jumlah iterasi pada sumbu x.
6. Pengaruh Residual pada Simulasi
Residual yang terlalu tinggi dapat menunjukkan masalah dalam simulasi seperti mesh yang tidak cukup halus, parameter solver yang tidak tepat, atau masalah dengan model fisik yang digunakan. Pengelolaan residual yang tepat sangat penting untuk memastikan hasil simulasi yang akurat dan dapat diandalkan.
Dalam OpenFOAM, Anda biasanya akan melihat laporan residual di file output setelah setiap iterasi, dan ini dapat digunakan untuk memantau dan mendiagnosis proses konvergensi simulasi Anda.