Evaluasi tensor B

3.2. Evaluasi tensor B

Sekarang perhatikan persamaan (125b). Persamaan tersebut kalau dikalikan

dengan suatu tensor j B () ,

2 B () () =

jj

S 5/2 W WW

, B ⎤= WW 1 1 : L S 5/2 W d v . (192) ⎣

2 () j

() j

Substitusi (157b) ke ruas kiri persamaan disertai penggunaan sifat keortogonalan polinom Sonine maka didapatkan

0 ⎡ WWWW 1 1 , 1 1

2 nb

WW 1 1 : L d v 1 .

Dari literatur diperoleh harga sebagai berikut, 12

⎡ WWWW

⎦ ⎥ Persamaan (193) sekarang menjadi

2 4 n () 2,2 Ω

b 0 = WW 1 1 : L d v 1 .

Berdasarkan hal ini maka harga b 0 kemudian dapat ditentukan.

Substitusi (125b) ke tensor L di ruas kanan persamaan (195) menghasilkan persamaan sebagai berikut,

2 4 2,2 n () Ω

= 0 WW

1 1 () vWW 1 1 ∫ 1

( − α ) 12 i Gr − () Gr i U f 1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv kT 2 ∫ r ⎢ 3 ⎥

( 1 − α ) g 12 i gr − () gr i U ⎤ f () v f 1 () 1 2 1 kT ∫ r ⎢ 3 ⎥ () () v 2 dd rv 2 ⎬ d v 1

Harga b 0 kemudian bisa ditentukan dengan cara mengevaluasi masing-masing suku integral di ruas kanan persamaan.

Evaluasi suku integral pertama di ruas kanan persamaan (196) adalah

2 f () 1 0 () vWWWWv 1 1 1 : 1 1 d 1 = 5 n .

Evaluasi suku integral kedua di ruas kanan persamaan (196) menggunakan hubungan (169). Persamaan lalu dibagi menjadi dua suku integral,

− α g 12 i Gr − Gr i ∫ U

WW 1 1 : −

⎩ kT ∫ ( ) ∂⎣ r

f () 0 () × 0 1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v } 1

Gr − ()( Gr i U 1 − ϕ α ) g i

∫ kT kT ∫ ⎢

= WW 1 1 ⎨

⎩ 12 ⎣ 3 ⎦ ∂ r

0 0 e ϕ 1 2 () ()

× () f 1 v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v 1 } (198)

Gr − Gr i ∫ U ∫ ( ) ⎜

+ WW 1 1 : ⎨ −

− α g 12 i

⎩ kT

∂⎣ r

− ϕ 12 0 × 0 e f ()

1 () v 1 f 1 () () v 2 dd rv 2 d v 1 } .

Evaluasi suku integral pertama persamaan (198) dilakukan dengan menggunakan sifat perkalian tensor,

g 12 i r Gr ⎡

Gr ⋅ U = Gg 12 − Gg i 12 ) U r . (199)

Penggunaan sifat ini menyebabkan suku tersebut dengan mudah dapat dievaluasi dengan hasil berikut diperoleh setelah mengabaikan bentuk-bentuk fungsi ganjilnya,

3 ()( ⎥ ⎣ ) ⎦ ∂ r

⎩ kT kT ∫

WW 1 1 :

Gr − Gr i U 1 − α g 12 i

e f 1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v } 1

2 kT ∫

=− 12 B ( 1 − α ) WW 1 1 : ⎡ Gg 12 − ( Gg i 12 ) U ⎤

() 0 () × 0 f

1 () v 1 f 1 () v 2 dd v 2 v 1

2 ε * = 12 nB .

kT Suku integral kedua persamaan (198) dievaluasi dengan memperhatikan sifat-sifat perkalian tensor,

g 12 ∂⎡ − () Gr

i U = Gg 12 Gg i 12 U . (201) ∂⎣ r ⎢

Gr

Berdasarkan sifat perkalian tensor ini maka suku kedua persamaan (198) dapat dipecah menjadi dua suku integral,

WW 1 1 : ⎨ −

( 1 − α ) ⎜ g 12 i Gr () Gr ∫ U kT ∫ ⎢ − i r 3 ⎥ ⎟

− ϕ 12 () 0 × 0 e f

1 () v 2 dd rv 2 d v } 1

kT ∫

B − α ) WW 1 1 : Gg 12 − ( Gg i 12 ) U ⎤

() 0 () × 0 f

1 () v 1 f 1 () v 2 dd v 2 v 1

( 1 − α ) WW 1 1 : Gg 12 − Gg ∫ U ⎢ i kT 12

() 0 () × 0 f

1 () v 1 f 1 () v 2 ddd rv 2 v 1 .

Suku integral pertama di ruas kanan persamaan ini, m

kT ∫

2 B ( 1 − α ) WW 1 1 : Gg 12 − ( Gg i 12 ) U ⎤

f () 0 () × 0 1 () v 1 f 1 () v 2 d v 2 dv (203) 1

4 2 nB ε * =−

. kT

Sedangkan suku integral kedua diruas kanan persamaan menghasilkan m

kT ∫

1 − α ) WW 1 1 : ⎡ Gg 12 − Gg 12 U i ⎤

f () 0 × 0 1 () v 1 f 1 () () v 2 dd rv 2 dv (204) 1

8 2 3 ε * = n πσ

3 kT Berdasarkan hasil-hasil pada persamaan (200), (203), dan (204) maka sumbangan suku integral kedua persamaan (196) menjadi

( 1 − α g 12 i Gr − Gr i ∫ U

⎩ kT ∫ ) ∂⎣ r

WW 1 1 :

0 () () × 0 f

1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 dv (205) } 1

= 8 nB + n πσ

kT 3 kT

Evaluasi terhadap sumbangan suku integral ketiga di ruas kanan persamaan (196) dilakukan pada r = r = σ ; R = σ dengan ϕ 12 = sehingga 0 g = g 12 . Dengan

demikian suku integral ini bisa ditulis ulang,

( 1 − α ) g 12 i gr gr ⎢ − () i ∫ U ⎩ 2 kT ∫

WW 1 1 : ⎨ −

∂⎣ ⎥ r 3

() 0 () × 0 f

1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v 1

⎧ m WW :

( 1 − α ) g 12 i gr − () gr i U ∫ ⎤ 2 kT ∫ ⎢ ⎥

∂⎣ r

0 × 0 f () ()

v 1 () 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v 1 } .

Seperti bahasan terdahulu maka suku integral ini bisa dipecah menjadi dua suku integral,

⎨ − ( 1 − α ) g 12 i gr ⎢ − () gr i ∫ U ⎥ ⎩ 2 kT ∫

WW 1 1 :

∂⎣ r

f 0 ()

1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v } 1

( 1 − α ) gr gr U g ⎢ − () i ⎥ 12 ∫ i

= WW 1 1 : ⎨

⎩ kT 2 kT

12 0 × 0 e − ϕ f () ()

1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v } 1

( 1 − α ) ⎜ g 12 i gr − () gr i ∫ U

+ WW 1 1 : ⎨ −

3 ⎥ ⎝ ⎟ ∂⎣ r ⎦ ⎠

⎩ 2 kT

− ϕ 12 () 0 () × 0 e f

1 () v 1 f 1 () v 2 dd rv 2 d v } 1

Berikut adalah evaluasi terhadap suku pertama (207),

WW 1 1 : ⎨

( 1 − α ) gr − () gr i U g ∫ ⋅ 3 ⎥

1 () v 1 f 1 () () v 2 dd rv 2 d v (208) } 1

2 ε * =− 12 nB

. kT

Adapun evaluasi suku kedua dilakukan dengan cara memecah persamaan menjadi dua bagian, Adapun evaluasi suku kedua dilakukan dengan cara memecah persamaan menjadi dua bagian,

⎟ Bf 1 () v 1 f 1 ( )( v 2 1 − α ) Gg 12 − g dd ⎢ v 12 ⎥ 2 v 1

⎝ 2 kT ⎠

⎝ 2 kT ⎠ ∫

⎟ f 1 () v 1 f 1 ( )( v 2 1 − α ) Gg g ddd rv v ⎢ . 12 − 12 ⎥ 2 1

Dalam hal ini suku pertama menghasilkan ⎛ 2 m ⎞

Bf () 2 0 v f () 0 ⎡ 2

v 2 1 − α ) Gg 12 − g 12 d v dv

1 1 2 1 kT

2 ε * = 4 nB .

kT Sedangkan suku integral kedua persamaan (209) menghasilkan ⎛ 2 m ⎞ ()

2 − α ) Gg 12 − g 12 d rv ⎢ d dv ⎥ 2 ∫ 1

⎟ f 1 () v 1 f 1 ( )( v 1 ⎡

⎝ 2 kT ⎠

8 2 3 ε * =− n πσ

3 kT

Berdasarkan persamaan (208), (210), dan (211) maka sumbangan suku ketiga pada persamaan (196) menjadi

( 1 − α ) g 12 ∂⎡ i gr gr U ∫ ⎤ 2 kT ∫ r ⎢ − () i ⎥

1 () v () 1 f 1 () v 2 dd rv 2 dv (212) } 1

=− 8 n − n πσ

kT 3 kT

Hasil ini bersama hasil evaluasi suku pertama (197) dan hasil evaluasi suku kedua

(205) kalau disubstitusikan ke persamaan (196) maka diperoleh ungkapan bagi b 0 ,

b 0 = 2,2 . (213)

4 n () Ω Tensor B lalu dapat ditulis dalam bentuk sebagai berikut,

B = () 2,2 WW 1 1 4 (214) n Ω

3.3. Evaluasi skalar C Sekarang perhatikan integral tak linear (125c). Persamaan tersebut kalau dikalikan

suatu skalar j C () ,

() j

C 2 = S () 1/ 2 W ,

dan diintegrasi atas ruang kecepatan v 1 menghasilkan

2 () j

C , C MS ⎤= () 1/ 2 W 1 d () v 1 .

Dengan menggunakan ungkapan (157c) dan memperhatikan sifat keortogonalan polinom Sonine maka dihasilkan dua bentuk persamaan,

ncS 1 ⎡ 1/ 2 W 1 , S 1/ 2 W 1 ⎤= MS () 1/ 2 W 1 d () v () 1 (217)

2 1/ 2 W () 1 S 1/ 2 W 1 ⎤= MS 1/ 2 W d () v () 1 1 . (218)

Penentuan harga c 1 dilakukan dengan mensubstitusikan (125c) ke ruas kanan

dT 3 ⎟ ∫ () ⎜

nB 0 T T f ()

3 kT ∫

1 − α ) g 12 i () Gr i f 1 () v 1 f 1 () v 2 S 1/ 2 W 1 dd rv 2 d v 1

6 kT ∫

1 g gr f () 0 () 0 () 1 − 2 ( − α ) 12 i () i 1 () v 1 f 1 () v 2 S 1/ 2 W 1 ddd rv 2 v 1 .

Hasil ini diperoleh setelah melakukan substitusi () 1 2 () 1 2 () 2,2 ⎡ S

1/ 2 W 1 , S 1/ 2 W

dari hasil literatur 12 ke ruas kiri persamaan (217).

Hasil evaluasi suku integral pertama persamaan (219) adalah

2 2 ⎛ 7 dB 2

f () v ⎛ W ⎞ ()

2 dB ⎞ 0 3 2

3 dT 3 dT ∫ ⎠

2 ⎟ 1 () 1 ⎜ − 1 ⎟ S 1/ 2 W 1 d v 1

nB T

7 dB 2 2 dB ⎞

3 dT 3 dT ⎠

Hasil evaluasi suku integral kedua adalah m

3 kT ∫ ( )

() 0 () 0 () 1 − 2 1 − α g

12 i Gr i f 1 v 1 f 1 v 2 S 1/ 2 W 1 dd rvv 2 d 1

4 2 3 ε * =− n πσ

3 kT Sedangkan hasil evaluasi suku integral ketiga sama dengan nol.

Dari hasil-hasil evaluasi masing-masing suku ini maka ungkapan bagi c 1 dapat

3 dT 3 dT

Sekarang perhatikan persamaan (218). Menggunakan hasil literatur, 12

2 2 2 2 2,2 ⎡ S () W , S () W

dan substitusi M dari persamaan (125c) ke ruas kanan persamaan (218) tersebut diperoleh persamaan sebagai berikut,

3 3 dT 3 ⎝ ∫ dT ⎠

2 ⎟ f 1 () v 1 ⎜ − W 1 ⎟ S () 1/ 2 W 1 d v 1

3 kT ∫

() 0 () 0 () 2 2 − ( 1 − α ) g

12 i () Gr i f 1 () v 1 f 1 v 2 S 1/ 2 W 1 dd rv 2 d v 1

6 kT ∫

0 1 g gr f ()

v f () 0 () 2 − 2 ( − α ) 12 i () i 1 () 1 1 () v 2 S 1/ 2 W 1 ddd rv 2 v 1 .

Suku pertama di ruas kanan persamaan (225) diabaikan berdasarkan sifat keortogonalan polinom Sonine. Suku kedua menghasilkan

3 kT ∫

1 − α ) g ()

12 i () Gr i f 1 () v 1 f 1 () v 2 S 1/ 2 W dd rvv d

2 2 =− 3 n

3 kT Sedangkan suku ketiga menghasilkan

6 kT ∫

() 0 () 0 () 2 − 2 ( 1 − α ) g

12 i () gr i f 1 () v 1 f 1 () v 2 S 1/ 2 W 1 dd rv 2 d v 1

2 2 3 ε * =− n πσ

3 kT Dari hasil-hasil evaluasi masing-masing suku integral di atas kemudian dapat

ditentukan harga bagi c 2 ,

c 2 ε =− () 2,2 πσ

kT

Berdasarkan bentuk c 1 dan c 2 pada persamaan (223) dan (228) maka diperoleh

bentuk ungkapan bagi fungsi skalar C,

1 2 ⎛ 7 dB 2

Ω 1 ⎝ 3 dT 3 dT 3 kT ⎟ ()

ε * S () W

2 dB 4 3 ⎞ 1 2

C=

S 1/ 2 W 1 .

kT