BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. tersebut, tampilan layar program, serta petunjuk penggunaan program.

Transkripsi

1 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI 4.1 Implementasi Untuk mengimplementasikan program simulasi fluida ini diperlukan beberapa komponen pendukung, yaitu konfigurasi perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) untuk dapat menjalankan program simulasi yang dibuat. Berikut ini akan diberikan spesifikasi mengenai komponen-komponen tersebut, tampilan layar program, serta petunjuk penggunaan program Spesifikasi Hardware dan Software Program simulasi fluida dibangun dan diimplementasikan pada komputer dengan spesifikasi hardware sebagai berikut: Processor : Intel Core 2 Duo T GHz Memory RAM : 2.0 Giga Byte Video Graphic Adapter : NVIDIA GeForce 8600M GT Mouse 3 tombol dan keyboard. Implementasi program simulasi dilakukan pada komputer dengan spesifikasi software sebagai berikut: Sistem Operasi : Windows Vista Home Premium SP1. Tool : Visual C Development Edition. Alternatif lain untuk dapat menjalankan program simulasi menggantikan tool di atas adalah Visual C Redistributable Package (x86). 41

2 Tampilan Layar Saat menjalankan program simulasi fluida, beberapa field telah diisi dengan nilai awal (default) seperti yang terlihat pada gambar berikut: Gambar 4.1 Tampilan awal program Berikut ini adalah rincian batasan dan nilai default pada setiap parameter. Tabel 4.1 Parameter program Nama parameter Batas / pilihan nilai Nilai default Con. Size(x,y,z) ([10..50], [10..50], [3..50]) (10,10,10) Con. Boundary [No Slip, Free Slip] No Slip Con. Visibility [true, false] true Fluid Display [Flat, Wire] Flat Fluid Init State [Dam, Drop] Dam Sim. Duration [ ] 100 Sim. Gravity [ ] 9.8 Sim. Relax Time [0..2] 1.9 Sim.Timestep Skip [1..200] 5

3 43 Peringatan pada layar (Gambar 4.2) diberikan bila user memasukan nilai di luar batas atau pilihan nilai yang ditentukan. User harus memasukkan nilai yang sesuai untuk dapat menjalankan simulasi. Gambar 4.2 Peringatan kesalahan pada pengisian ukuran container Cuplikan gambar selama simulasi berlangsung sebagai berikut : Gambar 4.3 Tampilan layar selama simulasi berlangsung

4 44 Halaman keterangan tentang pembuat program (About) sebagai berikut : Gambar 4.4 Tampilan layar About Petunjuk Penggunaan Program Nilai-nilai parameter dalam program akan sangat mempengaruhi penampilan dan hasil simulasi. Untuk merubah nilai-nilai ini, simulasi pada program harus dalam keadaan berhenti (simulasi tidak berjalan pada saat program pertama kali dijalankan). Bila simulasi dalam keadaan berhenti sementara, maka user perlu menekan tombol Adjust untuk dapat merubah nilai-nilai parameter program. Konfirmasi perubahan nilai dapat dilakukan dengan menekan tombol Enter pada keyboard ataupun melakukan klik pada bagian lain dari program (defocus field yang sedang diisi). Simulasi fluida dapat dimulai dengan menekan tombol Start pada program setelah semua parameter diisi dengan nilai yang sesuai. Tombol Stop akan aktif menggantikan tombol Start yang dapat ditekan untuk menghentikan sementara simulasi. Sedangkan tombol Adjust akan aktif

5 45 pada saat tombol Stop ditekan. Simulasi juga akan berhenti pada saat langkah waktu telah mencapai durasi yang dimasukkan. Navigasi kamera dapat dilakukan dengan klik dan drag menggunakan mouse pada viewport 3D program. Berikut ini adalah fungsi masing masing tombol mouse untuk navigasi kamera : Tombol kiri : tracking. Tombol tengah : dolly atau zoom in dan zoom out. Tombol kanan : orbit. 4.2 Uji Coba Kasus dan Evaluasi Berikut ini akan diberikan uji coba program dengan kasus breaking dam dan tetesan cairan dalam resolusi lattice yang berbeda Uji Coba Kasus Breaking Dam Uji coba dilakukan dengan 3 ukuran lattice yang berbeda seperti yang ditunjukkan di tabel berikut : Tabel 4.2 Tabel Percobaan Breaking Dam Lattice Ukuran Waktu Durasi Timestep Total waktu performa Gravitasi X Y Z Relaksasi (frame) skip (step) (detik) (fps) A ,50 B , ,63 C , ,45 Dimana pada uji coba C, nilai gravitasi disesuaikan dengan resolusi Y. Pada gambar 4.5 terlihat hasil simulasi yang relatif sama antara percobaan B dan C karena parameter gravitasi dan timestep skip

6 46 yang disesuaikan dengan resolusi lattice. Berikut ini cuplikan simulasi ketiga lattice diatas tiap 10 frame: Gambar 4.5 Simulasi breaking dam pada 3 resolusi lattice Uji Coba Kasus Tetesan Cairan Uji coba dilakukan dengan ukuran lattice yang berbeda untuk lattice A dan B. Sedangkan lattice C dan D memiliki waktu relaksasi dan gravitasi yang dibuat berbeda seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:

7 47 Tabel 4.3 Tabel Percobaan Tetesan Cairan Lattice Ukuran Waktu Durasi Timestep Total waktu performa Gravitasi X Y Z Relaksasi (frame) skip (step) (detik) (fps) A ,50 B ,50 C ,75 D ,00 Percobaan A dan B menunjukkan perbedaan detail dari simulasi karena resolusi yang berbeda. Sedangkan percobaan C dan D menunjukkan tingkah laku fluida yang lebih kental karena perbedaan waktu relaksasi. Berikut ini cuplikan simulasi uji coba di atas tiap 6 frame: Gambar 4.6 Simulasi tetesan cairan dengan 4 kondisi berbeda

8 Evaluasi Simulasi berjalan stabil pada uji coba kasus breaking dam dengan 3 ukuran lattice. Terlihat bahwa volume cairan pada awal dan akhir simulasi adalah sama yaitu 1/3 volume container, yang menunjukkan simulasi berjalan dengan baik untuk memvisualisasikan fluida tak mampu-mampat (incompressible) dalam arti massa fluida tetap terjaga selama simulasi berlangsung. Pada beberapa kasus, ada kemungkinan sel fluida akan tertinggal di tepi container dimana massa dan kecepatan fluida dalam sel tersebut terlalu kecil untuk dapat berpindah ke sel lain. (terlihat pada percobaan C pada Gambar 4.5). Hal ini masih dapat diterima dan dapat dialami juga dalam dunia nyata. Ukuran lattice sangat mempengaruhi performa dari simulasi. Ukuran lattice yang besar akan memerlukan memori yang besar dan jumlah kalkulasi yang banyak sehingga mengakibatkan penurunan performa program. Pada kasus breaking dam, hasil percobaan B dan C pada Tabel 4.2 menunjukkan penurunan performa dengan nilai timestep skip yang sama dari 5,63 fps (frame per second) untuk lattice berukuran (15,15,15) menjadi 1,45 fps untuk lattice berukuran (20,20,20). Sedangkan pada kasus tetesan cairan, hasil percobaan A dan B pada Tabel menunjukkan penurunan performa dari 7,50 fps untuk lattice berukuran (20,20,20) menjadi 2,50 fps untuk lattice berukuran (30,30,30).

9 49 Simulasi tetesan cairan juga berjalan stabil untuk lattice dengan resolusi yang berbeda. Stabil dalam hal ini berarti tidak ada sel fluida yang mendadak memiliki massa jauh diatas 1 yang mengakibatkan sel tersebut dan sel lain membesar atau bahkan hilang pada tampilan layar. Pada percobaan C dan D tetesan cairan, perubahan waktu relaksasi menyebabkan melemahnya percepatan ke arah bawah oleh gravitasi, sehingga perubahan waktu relaksasi juga harus diimbangi dengan perubahan nilai parameter gravitasi (Tabel 4.3).