model turbulen k-omega

Sebelum membaca artikel ini lebih lanjut, ada baiknya ada mereview artikel model turbulen secara umum di sini, karena pada artikel ini akan dibahas secara mendalam dan teknis terkait model turbulen k-omega yang mungkin akan sedikit berat dipahami jika anda belum mengetahui secara mendasar tentang model turbulen. Pembahasan pada artikel ini juga akan mencakup beberapa hal yang cukup teknis.

Model turbulen dengan dua persamaan yang pertama kali dibuat adalah k-omega oleh Kolmogorov (1942), yang melibatkan solusi dari persamaan transport dari turbulen kinetic energy, k (kappa) dan turbulence frequency, omega. Perlu diketahui bahwa beberapa pekerjaan permodelan lain menggunakan omega sebagai specific dissipation rate = epsilon/k dimana epsilon adalah dissipation rate.

Beberapa perbedaan dan pengembangan dari versi kolmogorov telah dibuat, seperti misalkan yang diajukan oleh Saly (1974), Spalding (1979), Wilcox (1988, 2008), Speziale (1990) dan Menter (1992).

Pada artikel ini akan dideskripsikan model k-omega standar dari Wilcox yang termasuk didalamnya low-Reynold-Number exension untuk turbulensi dekat dinding.

Meskipun model k-omega tidak sepopuper model k-epsilon, model ini memiliki keunggulan diantaranya:

  • Model ini memiliki performa yang labih baik pada aliran translasional dan aliran dengan adverse pressure gradient.
  • Model ini secara numerik lebih stabil, terutama pada versi Reynold number rendahnya, yang cenderung menghasilkan solusi yang konvergen lebih cepat dibandingkan model k-epsilon
  • Versi Reynold Number rendah lebih ekonomis dan elegan dibandingkan dengan model k-epsilon untuk Reynold number yang rendah, dimana di dalamnya tidak membutuhkan perhitungan jarak dinding, penambahan source term atau damping function berdasarkan friction velocity.

Kelemahan utama dari model k-omega standar adalah tidak seperti k-epsilon, model ini sensitif terhadap free-stream boundary condition untuk omega pada free-shear flow. Varian modifikasi yang ada yang diklaim dapat menghilangkan sensitivitas dengan memasukkan cross-diffusion source term pada persamaan transport omega. Salah satu varian yang cukup populer pada contoh ini adalah model k-omega SST.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang model turbulen, klik di sini.

Untuk mempelajari secara umum tentang CFD, klik di sini.

By Caesar Wiratama

aeroengineering.co.id merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA. Pelajari selengkapnya di sini.

BEBERAPA REFERENSI

  1. A.N.Kolmogorov, ‘Equations of turbulent motion of an incompressible fluid’, Izv Akad Nauk SSR Ser Phys, 6, Vol 1/2, 56, (1942).
  2. F.R.Menter, ‘Improved two-equation k-ω turbulence model for aerodynamic flows’, NASA TM-103975, (1992).
  3. M.Saiy, ‘Turbulent mixing of gas streams’, PhD Thesis, Imperial College, University of London, (1974).
  4. D.B.Spalding, ‘Mathematical models of turbulent transport processes’ HTS/79/2, Imperial College, Mech.Eng.Dept., (1979).
  5. C.G.Speziale, R.Abid and E.C.Anderson, ‘A critical evaluation of two-equation turbulence models for near-wall turbulence’, AIAA Paper 90-1481, (1990).
  6. D.C.Wilcox, ‘Reassessment of the scale determining equation for advanced turbulence models’, AIAA J., Vol.26, No.11, p1299, (1988).
  7. D.C.Wilcox, ‘Turbulence modelling for CFD’ DCW Industries, La Canada, California, USA, (1993).
  8. D.C.Wilcox, ‘Formulation of the k-ω turbulence model revisted’, AIAA J., Vol.46, No.11, p2823, (2008).

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id 0815-4806-5205

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *