Visualisasi Aliran Air Dangkal Pada Area Pegunungan Berbasis Persamaan Air Dangkal Sebagai Properti Permainan Serius

Sanjoyo, Bandung Arry (2020) Visualisasi Aliran Air Dangkal Pada Area Pegunungan Berbasis Persamaan Air Dangkal Sebagai Properti Permainan Serius. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Text Buku Disertasi Bandung ArryS dengan Tanda Tangan Pengesahan.pdf Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Tampilan keadaan alam seperti aliran air dangkal sering diperlukan dalam aplikasi
permainan serius. Aliran fluida air dangkal meliputi aliran di danau, sungai, pantai,
dan sejenisnya. Pada aplikasi game, diperlukan nilai-nilai besaran fisis aliran seperti
kedalaman, kecepatan, dan tekanan aliran. Nilai-nilai besaran fisis aliran fluida
diperoleh dari penyelesaian persamaan air dangkal (SWE) yang merupakan turunan
dari persamaan Navier-Stokes. Modifikasi pada model matematika untuk aliran air
dangkal dilakukan agar sistem dapat berjalan pada berbagai kondisi lingkungan
aliran. Solusi besaran fisis aliran dicari dengan menggunakan metoda beda hingga.
Metoda numerik yang dipilih adalah menggunakan skema Lax-Friedrichs. Uji
konsistensi dan kestabilan skema Lax-Friedrichs dilakukan secara analitis dan
diverifikasi dengan uji kestabilan numeris.
Dikembangkan juga model sistem dinamik diskrit dengan melibatkan data
pengukuran untuk mengoreksi hasil komputasi, metode prediksi-koreksi
menggunakan Ensemble Kalman Filter. Uji coba kehandalan metoda dilakukan pada
visualisasi berbagai macam tipe aliran yang mengalir pada berbagai macam medan
topografi dasar aliran. Strategi pertama yang dilakukan adalah mengubah model
SWE konservatif menjadi model SWE semi-konservatif. Kedua, menguji kehandalan
model dengan skema Lax-Friedrichs. Ketiga, membuat algoritma berdasarkan skema
diskritisasi model yang diusulkan (model SWE semi-konservatif). Algoritma yang
dihasilkan simple dan stabil pada berbagai tipe aliran dan berbagai macam medan
aliran. Berdasarkan hasil uji visualisasi dan perbandingan dengan solusi analitis,
solusi model yang diusulkan (model SWE semi-konservatif) sangat dekat dengan
solusi analitis dan mampu memvisualisasikan aliran pada area topografi yang
kompleks dalam kondisi basah atau basah / kering. Hasil uji coba algoritma yang
dihasilkan, sebagai sebuah obyek komponen pada perangkat lunak pengembang
permainan Unity 3D, berjalan dengan baik pada medan terrain yang dibuat secara
acak
=============================================================================================
Numerous serious game applications require natural properties, for example the
visualization of shallow water in natural environment. The shallow water consists of
flow in lakes, rivers, beaches, and others. The visualization contains information
about flow depth and velocity in wet/dry complex topography areas. Fluid flow
visualization based on the numerical solutions of shallow water equations (SWEs) in
wet/dry areas remains a challenging at present problem because most methods are
numerically unstable. The flow depth and velocity are obtained from the numerical
computation of the shallow water equation (SWE) which is the derivative of the
Navier-Stokes Equation. Modification of the mathematical model for shallow water
flow is made so that the system can run in various conditions of environment. The
numerical method used is the Lax-Friedrichs scheme. The consistency and stability of
Lax-Friedrichs is performed analytically and verified by numerical stability test.

A discrete system dynamic model is also developed by combining with measurement
data to correct the computation by using the predictive-corrective Ensemble Klaman
Filter method. Reliability testing method used in the visualization of various types of
flow on various basic topographic fields. The first strategy is to change the
conservative SWE model to semi-conservative SWE model. Secondly, the study tested
the reliability of the model with the Lax-Friedrichs scheme. Thirdly, the study
developed an algorithm based on the proposed model (Semi-konservatice SWE
model). The algorithm is simple and stable for fluid flow visualization in various type
of flows and complex topography areas. Based on the result of the visualization test,
the solution of proposed model is close to the analytical solution and able to visualize
numerous type of flows in complex topography areas in wet or wet/dry condition. The
testing of the algorithm as a component object in the Unity 3D game developer
software runs well on randomly created terrain.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	fluid flow, persamaan air dangkal, semi-konservatif, visualisasi aliran
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation
Divisions:	Faculty of Electrical Technology > Electrical Engineering > 20001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Bandung Arry Sanjoyo
Date Deposited:	01 Dec 2020 07:28
Last Modified:	18 Jan 2024 07:36
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/82296

Actions (login required)

View Item