SUATU TINJAUAN NUMERIK PERSAMAAN ADVEKSI DIFUSI 2-D TRANSFER POLUTAN DENGAN MENGGUNAKAN METODE BEDA HINGGA DU-FORT FRANKEL

dokumen-dokumen yang mirip
Solusi Numerik PDP. ( Metode Beda Hingga ) December 9, Solusi Numerik PDP

Definisi Integral Tentu

STUDI TENTANG BEBERAPA MODIFIKASI METODE ITERASI BEBAS TURUNAN

Pendekatan Nilai Logaritma dan Inversnya Secara Manual

REGRESI LINIER DAN KORELASI. Variabel bebas atau variabel prediktor -> variabel yang mudah didapat atau tersedia. Dapat dinyatakan

BAB I PENDAHULUAN. Integral adalah salah satu konsep penting dalam Matematika yang

BAB II LANDASAN TEORI. matematika secara numerik dan menggunakan alat bantu komputer, yaitu:

JURNAL MATEMATIKA DAN KOMPUTER Vol. 6. No. 2, , Agustus 2003, ISSN : METODE PENENTUAN BENTUK PERSAMAAN RUANG KEADAAN WAKTU DISKRIT

PENYELESAIAN PERSAMAAN GELOMBANG DENGAN METODE D ALEMBERT

BAB 3 METODE PENELITIAN

Perbandingan Power of Test dari Uji Normalitas Metode Bayesian, Uji Shapiro-Wilk, Uji Cramer-von Mises, dan Uji Anderson-Darling

BAB 6. DERET TAYLOR DAN DERET LAURENT Deret Taylor

I. DERET TAKHINGGA, DERET PANGKAT

HUBUNGAN ANTARA KONVERGEN HAMPIR PASTI, KONVERGEN DALAM PELUANG, DAN KONVERGEN DALAM SEBARAN

BAB I KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

BAB I PENDAHULUAN. Matematika merupakan suatu ilmu yang mempunyai obyek kajian

Penyelesaian Persamaan Non Linier

Bab 3 Metode Interpolasi

IV. METODE PENELITIAN

Bab IV. Penderetan Fungsi Kompleks

BAB 1 PENDAHULUAN. Analisis regresi menjadi salah satu bagian statistika yang paling banyak aplikasinya.

Aji Wiratama, Yuni Yulida, Thresye Program Studi Matematika Fakultas MIPA Universitas Lambung Mangkurat Jl. Jend. A. Yani km 36 Banjarbaru

METODE TRAPESIUM NONLINEAR UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN DIFERENSIAL ORDE SATU ABSTRACT

BAB VI DERET TAYLOR DAN DERET LAURENT

Mata Kuliah : Matematika Diskrit Program Studi : Teknik Informatika Minggu ke : 4

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

An = an. An 1 = An. h + an 1 An 2 = An 1. h + an 2... A2 = A3. h + a2 A1 = A2. h + a1 A0 = A1. h + a0. x + a 0. x = h a n. f(x) = 4x 3 + 2x 2 + x - 3

Deret Fourier. Modul 1 PENDAHULUAN

Uji apakah ada perbedaan signifikan antara mean masing-masing laboratorium. Gunakan α=0.05.

III PEMBAHASAN. λ = 0. Ly = 0, maka solusi umum dari persamaan diferensial (3.3) adalah

Analisis dan Visualisasi Representasi Deret Fourier Gelombang Sinyal Periodik Menggunakan MATLAB

B a b 1 I s y a r a t

BAB III TAKSIRAN KOEFISIEN KORELASI POLYCHORIC DUA TAHAP. Permasalahan dalam tugas akhir ini dibatasi hanya pada penaksiran

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Permasalahan

= Keterkaitan langsung ke belakang sektor j = Unsur matriks koefisien teknik

Solusi Numerik Persamaan Transport

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Model Sistem dalam Persamaan Keadaan

An = an. An 1 = An. h + an 1 An 2 = An 1. h + an 2... A2 = A3. h + a2 A1 = A2. h + a1 A0 = A1. h + a0. x + a 0. x = h a n. f(x) = 4x 3 + 2x 2 + x - 3

POSITRON, Vol. II, No. 2 (2012), Hal. 1-5 ISSN : Penentuan Energi Osilator Kuantum Anharmonik Menggunakan Teori Gangguan

Formulasi Numerik Arus Sejajar Pantai (Kasus Pantai Lurus)

ARTIKEL. Menentukan rumus Jumlah Suatu Deret dengan Operator Beda. Markaban Maret 2015 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

Kestabilan Rangkaian Tertutup Waktu Kontinu Menggunakan Metode Transformasi Ke Bentuk Kanonik Terkendali

METODE SIMPSON TERMODIFIKASI UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA LINEAR JENIS KEDUA. Jonas Lodewyk H 1, Zulkarnain 2 ABSTRACT

METODE NUMERIK JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA 7/4/2012 SUGENG2010. Copyright Dale Carnegie & Associates, Inc.

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini merupakan jenis penelitian deskriptif-kuantitatif, karena

Bab 7 Penyelesaian Persamaan Differensial

ESTIMASI PARAMETER REGRESI SPATIAL AUTOREGRESSIVE MODEL. Nurul Muthiah, Raupong, Anisa Program Studi Statistika, FMIPA, Universitas Hasanuddin ABSTRAK

TINJAUAN PUSTAKA Pengertian

KEAKURATAN SOLUSI PADA PERSAMAAN DIFUSI MENGGUNAKAN SKEMA CRANK-NICOLSON

III. METODE PENELITIAN. Lokasi penelitian dilakukan di Provinsi Sumatera Barat yang terhitung

1 Persamaan rekursif linier non homogen koefisien konstan tingkat satu

PENENTUAN SOLUSI RELASI REKUREN DARI BILANGAN FIBONACCI DAN BILANGAN LUCAS DENGAN MENGGUNAKAN FUNGSI PEMBANGKIT

BAB II LANDASAN TEORI. Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai penaksiran besarnya

METODE NUMERIK TKM4104. Kuliah ke-2 DERET TAYLOR DAN ANALISIS GALAT

Fungsi Kompleks. (Pertemuan XXVII - XXX) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

METODE ITERASI BARU UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

JURNAL MATEMATIKA DAN KOMPUTER Vol. 7. No. 1, 31-41, April 2004, ISSN :

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di MTs Muhammadiyah 1 Natar Lampung Selatan.

Model SIR Penyakit Tidak Fatal

BAB III METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di kelas X SMA Muhammadiyah 1 Pekanbaru. semester ganjil tahun ajaran 2013/2014.

ANALISIS STABILITAS TRANSIENT SISTEM TENAGA LISTRIK PADA PT. KEBON AGUNG MALANG

PRISMA FISIKA, Vol. VI, No. 2 (2018), Hal ISSN :

Mata Kuliah: Statistik Inferensial

BAB IV PEMECAHAN MASALAH

Aplikasi Pengenalan Pola pada Citra Bola Sebagai Dasar Pengendalian Gerakan Robot

Pengendalian Proses Menggunakan Diagram Kendali Median Absolute Deviation (MAD)

BUKTI ALTERNATIF KONVERGENSI DERET PELL DAN PELL-LUCAS (ALTERNATIVE PROOF THE CONVERGENCE OF PELL AND PELL-LUCAS SERIES)

DERET TAK HINGGA (INFITITE SERIES)

BAB III METODE PENELITIAN

PENGARUH INFLASI TERHADAP KEMISKINAN DI PROPINSI JAMBI

BAB IV DESKRIPSI DAN ANALISIS DATA. penelliti dilakukan ada dua jenis. Tes kemampuan verbal disusun untuk

BAB IV PENGUMPULAN DAN PERHITUNGAN DATA

BAB 3 METODE PENELITIAN

PERBANDINGAN METODE HUNGARIAN DAN PENDEKATAN PROGRAM DINAMIS DALAM PEMECAHAN ASSIGNMENT PROBLEM

REGRESI DAN KORELASI

ANUITAS. 9/19/2012 MK. Aktuaria Darmanto,S.Si.

6. Pencacahan Lanjut. Relasi Rekurensi. Pemodelan dengan Relasi Rekurensi

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di SMA Negeri 1 Way Jepara Kabupaten Lampung Timur


Laboratorium Ilmu dan Rekayasa Komputasi Departemen Teknik Informatika, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10, Bandung

BAB III METODE PENELITIAN

2 BARISAN BILANGAN REAL

PENDAHULUAN. Statistika penyajian DATA untuk memperoleh INFORMASI penafsiran DATA. Data (bentuk tunggal : Datum ) : ukuran suatu nilai

simulasi selama 4,5 jam. Selama simulasi dijalankan, animasi akan muncul pada dijalankan, ProModel akan menyajikan hasil laporan statistik mengenai

Program Pasca Sarjana Terapan Politeknik Elektronika Negeri Surabaya PENS. Probability and Random Process. Topik 10. Regresi

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

PERTEMUAN 13. VEKTOR dalam R 3

BAB 2 LANDASAN TEORI

ANALISIS INTENSITAS HUJAN DI STASIUN KALIBAWANG KABUPATEN KULONPROGO

BAB VII RANDOM VARIATE DISTRIBUSI DISKRET

BAB IV ANALISIS HIDROLOGI DAN PERHITUNGANNYA

Pemilihan Ketua BEM Fakultas Teknik UN PGRI Kediri menggunakan Metode ELECTRE

PENGARUH JARI-JARI LINGKARAN SYARAT BATAS PADA PENDEKATAN POLAR UNTUK SISTEM POTENSIAL LISTRIK GEOMETRI KARTESIAN

4.7 TRANSFORMASI UNTUK MENDEKATI KENORMALAN

BARISAN PANGKAT TERURUT MATRIKS PADA ALJABAR MAX PLUS

HUBUNGAN VARIETY DAN IDEAL RADIKAL SKRIPSI. Oleh : Ambar Mujiarti J2A

Distribusi Pendekatan (Limiting Distributions)

EKSPANSI MULTINOMIAL, KOMBINASI, DAN PERMUTASI

Transkripsi:

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya SUATU TINJAUAN NUMERIK PERSAMAAN ADVEKSI DIFUSI 2-D TRANSFER POLUTAN DENGAN MENGGUNAKAN METODE BEDA HINGGA DU-FORT FRANKEL JEFFRY KUSUMA 1, KHAERUDDIN 2, SYAMSUDDIN TOAHA 3, NAIMAH ARIS 4, ALMAN 5 12345 Jurusa Matematika FMIPA Uiversitas Hasauddi jeffry.kusuma@gmail.com, khaeruddi@gmail.com, syamsuddit@yahoo.com, ewima@gmailcom, math.uhas@yahoo.com Abstract Persamaa Adveksi Difusi 2D yag biasa juga dikeal dega persamaa trasportasi dega berbagai syarat awal da syarat batas dibahas dega pedekata umerik. Kestabila da kekovergea metode dituruka utuk domai teratur serta solusi persamaa Adveksi Difusi 2D dega berbagai syarat awal serta syarat batas Dirichlet higga Newma dega domai teratur higga domai yag tidak teratur berusaha dikembagka dega pedekata Du-Fort Frakel serta berbagai metode lai yag disesuaika dega syarat batas da batasa yag ada. Kata Kuci : Adveksi Difusi, Du-Fort Frakel, Kestabila, Kekovergea, Domai Tidak Teratur, Daau Uhas 1. Pedahulua Peyebara poluta pada peraira dagkal, pedagkala waduk, pedagkal sugai beserta tidak dapat dibatah lagi sagat mempegaruhi kehidupa masyarakat pesisir seperti kebayaka masyarakat yag ada di Idoesia sehigga persoala trasportasi di peraira dagkal merupaka feomea yag mearik utuk dikaji. Salah satu kajia yag bayak dilakuka para ahli adalah dega megguaka metode beda higga. Bayak peelitia telah dilakuka utuk megaalisis kestabila metode yag dipakai medapatka peyelesaia umerik persamaa Adveksi Difusi 2D da meguji kekovergea solusi umerik utuk domai yag teratur seperti Noye [1], Alma [2]. Belakaga ii, Alma, Kusuma, J da Amiruddi [3] medapatka solusi umerik persoala adveksi difusi 2D dega domai yag teratur dalam mempelajari peyebara poluta pada peraira dagkal. Sayag sekali kebayaka persoala peyebara poluta yata berhubuga dega permasalaha persoala yag berada disekelilig kita berhubuga dega domai yag tidak teratur, sehigga hasil yag telah diperoleh, belum dapat diterapka secara lagsug. Hal ii mugki disebabka oleh komplesitas syarat batas yag dihadapi ataupu keterbatasa literature yag ada seperti pada Cher [4], da Dormad [5]. Walaupu demikia, metode beda higga tetap meyediaka solusi umerik yag akurat da dapat dipakai utuk medapatka solusi umerik yag 39

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya diigika agar dapat diterapka lagsug. Didalam tulisa ii, metode Dufort Frakel da berbagai Metode Fiite Differece laiya digabug utuk diguaka, disimulasika da diterapka utuk medapatka solusi umerik persamaa difusi adveksi 2D sesuai dega keadaa pada batasa. 2. Persamaa Pembagu Sebagaimaa dalam Noye [1] da Kusuma [6], persamaa pembagu yag berhubuga dega trasportasi kosetrasi poluta berupa persamaa Adveksi Difusi 2D yaki C + V C t x + V C x y = D 2 C y x + D 2 C x 2 y, (1) y 2 dimaa C meyataka kosetrasi poluta yag teragkut dalam arah sumbu x da y. Kostata V x da V y disii meyataka kecepata alira yag searah sumbu x da y berturut turut. Juga D x da D y juga merupaka kostata yag meyataka koefisie difusi yag searah sumbu x da sumbu y berturut turut. Adapu syarat awal da syarat batas yag meyertai persamaa pembagu aka dimulai dari domai yag teratur sebagai verifikasi solusi umerik, higga ke domai yag tidak teratur. 3. Metode Beda Higga Pedekata skema beda higga yag diguaka utuk meyelesaika persamaa Adveksi Diffusi 2D seperti yag digambarka dalam persamaa (1) diguaka metode beda higga Du-Fort Frakel berikut : atau +1 C i,j Ci,j 1 2 t + V C i+1,j x C i 1,j 2 x + V C i,j +1 C i,j 1 y 2 y = D C +1 i+1,j C i,j Ci,j 1 +Ci 1,j x + D C +1 i,j +1 C i,j Ci,j 1 +Ci,j 1 x 2 y, (2) y 2 C +1 i,j = 1 2B x 2B y 1+2B x +2B y C 1 i,j + A x +2B x 1+2B x +2B y C i+1,j + A x +2B x 1+2B x +2B y C i 1,j + A y +2B y C 1+2B x +2B i,j +1 + A y +2B y y 1+2B x +2B y C i,j 1, (3) dimaa A x = V x t x, A y = V y t, B y x = D x t, B x 2 y = D y t. (4) y 2 Sebagaimaa terlihat diatas, metode Du-Fort Frakel melibatka dua lapis pedekata yag melibatka waktu. Utuk lapisa pertama dapat diguaka metode beda higga Forward Time Ceter Differece berikut : +1 C i,j Ci,j t + V C i+1,j C i 1,j x 2 x + V C i,j +1 C i,j 1 y 2 y = D x C i+1,j 2C i,j +Ci 1,j x 2 + D y C i,j +1 2C i,j +Ci,j 1 y 2, (5) 40

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya atau C +1 i,j = 1 2B x 2B y C i,j + 2A x + B x C i+1,j + 2A x + B x C i 1,j + 2A y + B y C i,j +1 + 2A y + B y C i,j 1 (6) Adapu pedekata metode beda higga laiya, seatiasa diguaka da disesuaika dega kotur da batasa domai serta syarat awal yag ada. Metode ii meliputi Forward Time Forward Space, Forward Time Backward Space, Forward Time Ceter Space baik utuk sumbu x maupu utuk sumbu y. 4. Grid Komputasi da Kestabila Grid komputasi da kestabila telah bayak dibahas sebagaiamaa dalam Gilberto [7], disii dimulai dega megasumsi bahwa domai komputasi telah dibuat o dimesioal dega batasa utuk 0 x 1 da juga 0 y 1 yag memuat domai fisik yag meyertai persamaa difusi adveksi. Domai ii kemudia didiskritisasi da diberi kode batasa. Kode ii meliputi kode luar domai fisik, dalam domai fisik, kiri, kaa, atas, bawah, kiri atas, kaa atas, kiri bawah, da kaa bawah domai fisik. Secara teoritis, komputasi aka stabil utuk semua ilai B x + B y utuk A x + A y < 1 atau B x + B y 1 A 2 x + A 2 y 1 utuk A x + A y > 1 dimaa ilai ilai A x, A y, B x, B y diberika oleh persamaa (4). 5. Hasil da Pembahasa Utuk megetahui kebeara hasil komputasi yag dibagu tijau persoala adveksi difusi 2D dega batasa berbetuk persegi 0 x 1 da 0 y 1, dega ilai kostata adveksi v x = v y = 0.1, serta kostata difusi D x = D y = 0.004. Grid komputasi sumbu x maupu sumbu y dibagi atas 10 grid da grid waktu diambil sebesar 0.05. Secara explicit, gambar 1 memperlihatka domai yag ditijau da juga kode batasa yag terlibat. Adapu syarat awal yag terlibat semuaya berilai 1 pada keseluruha domai kecuali pada satu titik yag berada di tegah yag diberi ilai 10. Hasil perhituga yag diperoleh di plot dega megguaka plot kotur da plot secara tiga dimesi sebagaimaa dalam gambar 2 di bawah ii. Validasi hasil yag diperoleh kemudia dilajutya dega melibatka batasa yag berbetuk huruf L da kode batasa sebagaimaa dalam gambar 3. Adapu kostata difusi adveksi yag terlibat berilai v x = 0.125, v y = 0, D x = D y = 0.004. Grid komputasi sumbu x maupu sumbu y dibagi atas 20 grid da grid waktu diambil sebesar 0.1. Hasil perhituga yag diperoleh di plot dega megguaka plot kotur da plot secara tiga dimesi sebagaimaa dalam gambar 4. Adapu syarat awal yag diguaka yaki seluruhya berilai 1 kecuali pada 1 titik grid yag berupa sumber poluta pada posisi grid C(14,5,1) = 10. Kotur plot da Simulasi kosetrasi poluta pada grid waktu 10 diperlihatka pada 41

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya Gambar 1 Domai Daerah da Kode Batasa Gambar 2 Kotur Sederhaa da Peyebara Kosetrasi gambar 4. Hasil yag diperoleh dalam komputasi memperlihatka proses difusi da adveksi telah berjala dega baik, sebagaimaa terlihat pusat kosetrasi telah bergeser da berada pada posisi grid C(16,5,10). Pada gambar 5, validasi dilajutka dega melibatka batasa domai yag lebih kompleks. Gambar 6 memperlihatka hasil yag diperoleh dega megguaka kostata adveksi da difusi yag sama dega hasil dari gambar 4. Gambar 7 merupaka foto udara daau Uiversitas Hasauddi yag terdapat kampus Tamalarea, km9 Makassar, sebagaimaa diambil dari Googlemap. Daau ii secara fisik berukura pajag 400 m da lebar 300 m. Lokasi area ii merupaka domai iterest dalam peyebara poluta pada peraira dagkal. Gambar 7 juga memperlihatka grid komputasi yag diguaka utuk simulasi solusi persamaa adveksi difusi yag dibagu. Sumbu x di bagi atas 41 grid, sumbu y dibagi atas 33 grid da grid waktu sebesar 0.1 satua waktu. Dega demikia, setiap grid komputasi mewakili ukura fisik sebesar 10 m. Sumber poluta di tempatka pada 2 posisi yaki pada grid C 21,14,1 da C 19,25,1 da masig masig berilai 10. 42

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya Gambar 3 Domai Daerah da Kode Batasa Gambar 4 Kotur Sederhaa da Peyebara Kosetrasi Gambar 5 Domai Daerah da Syarat Awal Poluta 43

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya Gambar 6 Kotur Sederhaa da Peyebara Kosetrasi Gambar 7 Foto Udara Daau Uhas da Grid Komputasi Gambar 8 Kotur Simulasi Sederhaa da Simulasi Peyebara Kosetrasi Poluta 44

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya 6. Kesimpula Dari hasil komputasi yag diperoleh, dapat ditarik kesimpula bahwa metode Dufort Frakel dapat diguaka dalam medapatka simulasi hasil peyebara poluta sebagaimaa yag diperlihatka dalam hasil komputasi diatas. Daftar Pustaka [1] Noye, J., (1991), Computatioal Techiques for Differetial Equatios, North - Hollad. [2] Alma, (2013), Peyelesaia Numerik Persamaa Adveksi Difusi 2-D Utuk Model Trasportasi Poluta Dega Megguaka Metode Beda Higga Dufort Frakel, Tesis, Jurusa Matematika, FMIPA, Uhas. [3] Alma, Kusuma, J., Amiruddi, (2013) Peyelesaia Numerik Persamaa Adveksi Difusi 2-D Utuk Trasfer Poluta Dega Megguaka Metode Beda Higga Dufort Frakel, Jural Pasca Sarjaa, Uiversitas Hasauddi. [4] Cher, I Lig. (2009), Fiite Differece Method for Solvig Differetial Equatio. Diakses 19 Maret 2013 dari : http://scicomp.math.tu.edu.tw /wiki/images/6/62/fd.pdf [5] Dormad, J. R. (2006), Numerical Methods for Differetial Equatios, A Computatioal Approach. CRC Press, NY. [6] Kusuma, Jeffry (2010), Persamaa Differesial Parsil, Diktat Kuliah, Jurusa Matematika FMIPA Uhas, Makassar. [7] Gilberto E.Urroz, (2004), Covergece, Stability, ad Cosistecy of Fiite Differece Schemes i the Solutio of Partial Differetial Equatios. Diakses 15 Maret 2013 dari : http://ocw.usu.edu/civil_ad_evirometal_ egieerig/umerical_methods i civil_egieerig/stability Numerical Schemes.pdf. 45

KNM XVII 11-14 Jui 2014 ITS, Surabaya 46