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.

[img] 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: 06 Jan 2021 00:39
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/82296

Actions (login required)

View Item View Item