PENERAPAN TEOREMA STOKES DALAM TEKNOLOGI MODERN: TINJAUAN PUSTAKA SISTEMATIS BERBASIS PRISMA

Authors

  • Aldi Prayoga Sriwijaya University image/svg+xml
  • Kayla Azzakia
  • Salsa Bila
  • Hamdi Akhsan
  • Wardah Amalia

DOI:

https://doi.org/10.46576/djtechno.v7i2.8789

Abstract

Teorema Stokes merupakan konsep fundamental dalam kalkulus vektor yang memiliki peran penting dalam berbagai bidang fisika dan teknologi modern. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi, mengevaluasi, dan mensintesis penerapan Teorema Stokes pada elektromagnetisme, dinamika fluida, aerodinamika, dan Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan metode Systematic Literature Review (SLR) berbasis PRISMA 2020. Literatur diperoleh dari database Scopus dan ScienceDirect dengan rentang publikasi tahun 2018–2025. Sebanyak 43 artikel berhasil diidentifikasi pada tahap awal dan setelah proses seleksi diperoleh 30 artikel yang memenuhi kriteria inklusi. Analisis dilakukan menggunakan pendekatan kualitatif tematik dan deskriptif kuantitatif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Teorema Stokes berfungsi sebagai penghubung antara formulasi diferensial lokal dengan representasi integral global dalam berbagai sistem fisika. Dalam elektromagnetisme, teorema ini mendukung formulasi persamaan Maxwell, sedangkan pada dinamika fluida digunakan untuk menjelaskan hubungan sirkulasi dan vortisitas. Pada aerodinamika, Teorema Stokes berkontribusi dalam analisis pembentukan gaya angkat, sementara pada CFD digunakan sebagai dasar metode diskretisasi numerik untuk menjaga stabilitas dan konservasi solusi. Tren publikasi menunjukkan peningkatan signifikan pada penelitian berbasis simulasi dan komputasi setelah tahun 2020. Penelitian ini menegaskan bahwa Teorema Stokes tetap relevan sebagai dasar pengembangan teknologi simulasi modern.

Kata Kunci: Teorema Stokes, CFD, elektromagnetisme, dinamika fluida, PRISMA

References

S. Mohapatra, N. K. Kumar, and S. Joshi, “Least-squares formulations for Stokes equations with non-standard boundary conditions—A unified approach,” Math. Methods Appl. Sci., vol. 46, no. 16, pp. 16463–16482, Oct. 2023, doi: 10.1002/mma.9271.

E. Miller, “A survey of geometric constraints on the blowup of solutions of the Navier–Stokes equation,” J. Elliptic Parabolic Equ., vol. 7, no. 2, pp. 589–599, Dec. 2021, doi: 10.1007/s41808-021-00135-8.

B. Protas, “Systematic search for extreme and singular behaviour in some fundamental models of fluid mechanics,” Philos. Trans. R. Soc. A, vol. 380, no. 2225, Art. No. 20210035, Mar. 2022, doi: 10.1098/rsta.2021.0035.

L. Mescia, P. Bia, and D. Caratelli, “FDTD-based electromagnetic modeling of dielectric materials with fractional dispersive response,” Electronics, vol. 11, no. 10, Art. No. 1588, May 2022, doi: 10.3390/electronics11101588.

A. Ghaneizadeh and M. Joodaki, “Generalized sheet transition conditions (GSTCs) in electromagnetic metasurface modeling,” IEEE Access, vol. 12, Art. No. 102456, May 2024, doi: 10.1109/ACCESS.2024.3406160.

P. Broadley, M. R. A. Nabawy, M. K. Quinn, and W. J. Crowther, “Dynamic experimental rigs for investigation of insect wing aerodynamics,” J. R. Soc. Interface, vol. 19, no. 191, Art. No. 20210909, Jun. 2022, doi: 10.1098/rsif.2021.0909.

T. Liu, “Can lift be generated in a steady inviscid flow?,” Adv. Aerodynamics, vol. 5, no. 1, Art. No. 6, Dec. 2023, doi: 10.1186/s42774-023-00143-3.

L. Van Hoecke, D. Boeye, A. Gonzalez-Quiroga, G. S. Patience, and P. Perreault, “Experimental methods in chemical engineering: Computational fluid dynamics/finite volume method—CFD/FVM,” Can. J. Chem. Eng., vol. 101, no. 2, pp. 545–561, Feb. 2023, doi: 10.1002/cjce.24571.

M. Mani and A. J. Dorgan, “A perspective on the state of aerospace computational fluid dynamics technology,” Annu. Rev. Fluid Mech., vol. 55, pp. 431–457, Jan. 2023, doi: 10.1146/annurev-fluid-120720-124800.

S. J. Terrington, K. Hourigan, and M. C. Thompson, “Vorticity dynamics at partial-slip boundaries,” J. Fluid Mech., vol. 980, Art. No. A58, Feb. 2024, doi: 10.1017/jfm.2024.68.

M. Abdelwahed, R. Bade, H. Chaker, et al., “On the study of three-dimensional compressible Navier–Stokes equations,” Boundary Value Problems, vol. 2024, Art. No. 84, Apr. 2024, doi: 10.1186/s13661-024-01893-9.

Z. L. Wang, “Maxwell’s equations for a mechano-driven, shape-deformable, charged-media system, slowly moving at an arbitrary velocity field v(r, t),” J. Phys. Commun., vol. 6, no. 8, Art. No. 085013, Aug. 2022, doi: 10.1088/2399-6528/ac871e.

B. Mahault, E. Tang, and R. Golestanian, “A topological fluctuation theorem,” Nat. Commun., vol. 13, Art. No. 3036, Jun. 2022, doi: 10.1038/s41467-022-30644-6.

G. Barbero, L. R. Evangelista, R. S. Zola, E. K. Lenzi, and A. M. Scarfone, “A brief review of fractional calculus as a tool for applications in physics: Adsorption phenomena and electrical impedance in complex fluids,” Fractal Fract., vol. 8, no. 7, Art. No. 369, Jun. 2024, doi: 10.3390/fractalfract8070369.

R. S. MacKay, “Use of Stokes’ theorem for plasma confinement,” Philos. Trans. R. Soc. A, vol. 378, no. 2174, Art. No. 20190519, May 2020, doi: 10.1098/rsta.2019.0519.

N. C. Ohalete, O. Ayo-Farai, C. Onwumere, C. P. Maduka, and T. O. Olorunsogo, “Navier–Stokes equations in biomedical engineering: A critical review of their use in medical device development in the USA and Africa,” World J. Adv. Res. Rev., vol. 21, no. 1, pp. 1115–1131, 2024, doi: 10.30574/wjarr.2024.21.1.0120.

H. Gill, J. Fernandes, O. Chehab, et al., “Evaluation of aortic stenosis: From Bernoulli and Doppler to Navier–Stokes,” Trends Cardiovasc. Med., vol. 33, no. 1, pp. 32–43, Jan. 2023, doi: 10.1016/j.tcm.2021.12.003.

M. N. F. Kamal, I. A. Ishak, N. Darlis, et al., “A review of aerodynamics influence on various car model geometry through CFD techniques,” J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sci., vol. 88, no. 1, pp. 109–125, 2021, doi: 10.37934/arfmts.88.1.109125.

T. Liu, “Evolutionary understanding of airfoil lift,” Adv. Aerodynamics, vol. 3, no. 1, Art. No. 37, Dec. 2021, doi: 10.1186/s42774-021-00089-4.

A. Szpicer, W. Bińkowska, A. Stelmasiak, et al., “Computational fluid dynamics simulation of thermal processes in food technology and their applications in the food industry,” Appl. Sci., vol. 15, no. 1, Art. No. 424, Jan. 2025, doi: 10.3390/app15010424.

K. Duraisamy, G. Iaccarino, and H. Xiao, “Turbulence modeling in the age of data,” Annu. Rev. Fluid Mech., vol. 54, pp. 1–30, Jan. 2022, doi: 10.1146/annurev-fluid-060821-014055.

D. Moher, A. Liberati, J. Tetzlaff, D. G. Altman, and M. J. Page, “Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: The PRISMA 2020 statement,” BMJ, vol. 372, Art. No. N71, Mar. 2020, doi: 10.1136/bmj.n71.

M. J. Page, J. E. McKenzie, P. M. Bossuyt, et al., “The PRISMA 2020 statement: An updated guideline for reporting systematic reviews,” Int. J. Surg., vol. 88, Art. No. 105906, Apr. 2021, doi: 10.1016/j.ijsu.2021.105906.

H. Snyder, “Literature review as a research methodology: An overview and guidelines,” J. Bus. Res., vol. 104, pp. 333–339, Nov. 2019, doi: 10.1016/j.jbusres.2019.07.039.

Y. Xiao and M. Watson, “Guidance on conducting a systematic literature review,” J. Plan. Educ. Res., vol. 39, no. 1, pp. 93–112, Mar. 2019, doi: 10.1177/0739456X17723971.

A. T. McRae and C. J. Cotter, “Structure-preserving finite element methods for incompressible Navier–Stokes equations,” J. Comput. Phys., vol. 405, Art. No. 109153, Mar. 2020, doi: 10.1016/j.jcp.2019.109153.

M. Raissi, P. Perdikaris, and G. E. Karniadakis, “Physics-informed neural networks: A deep learning framework for solving forward and inverse problems involving nonlinear partial differential equations,” J. Comput. Phys., vol. 378, pp. 686–707, Feb. 2019, doi: 10.1016/j.jcp.2018.10.045.

S. J. Terrington, K. Hourigan, and M. C. Thompson, “The generation and diffusion of vorticity in three-dimensional flows: A Stokes’ theorem perspective,” J. Fluid Mech., vol. 950, Art. No. A32, Nov. 2022, doi: 10.1017/jfm.2022.789.

L. Van Hoecke, D. Boeye, and P. Perreault, “Conservation properties of finite volume discretizations based on Stokes’ theorem,” Comput. Fluids, vol. 250, Art. No. 105732, Jan. 2023, doi: 10.1016/j.compfluid.2022.105732.

A. Ghaneizadeh, M. Joodaki, and S. M. Hosseini, “Integral formulation of Maxwell’s equations using Stokes’ theorem for complex metasurface analysis,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 72, no. 3, pp. 2145–2156, Mar. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3367891

Downloads

Published

2026-08-03

Issue

Vol. 7 No. 2 (2026): Agustus

Section

Articles

License

Pernyataan Hak Cipta dan Lisensi

  1. Hak Cipta atas naskah-naskah karya ilmiah di dalam Jurnal ini dipegang oleh Penulis.
  2. Penulis menyerahkan hak saat pertama kali mempublikasi Naskah karya ilmiahnya dan secara bersamaan Penulis memberikan izin/lisensi dengan mengacu pada  Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License kepada pihak lain untuk menyebarkan karya ilmiahnya tersebut dengan tetap mencantumkan penghargaan bagi penulis dan Djtechno sebagai media Publikasi pertama atas karya tersebut.
  3. Hal-hal yang berkaitan dengan non-eksklusivitas pendistribusian Jurnal yang menerbitkan karya ilmiah penulis dapat diperjanjikan secara terpisah (contoh: permintaan untuk menempatkan karya yang dimaksud pada perpustakaan suatu institusi atau menerbitkannya sebagai buku) dengan Penulis sebagai salah satu pihak perjanjian dan dengan penghargaan pada Djtechno sebagai media publikasi pertama atas karya dimaksud.
  4. Penulis dapat dan diharapkan untuk mengumumkan karyanya secara online (misalnya pada Repositori atau pada laman Organisai/Institusinya) sejak sebelum dan selama proses pengumpulan naskah, sebab upaya tersebut dapat meningkatkan pertukaran citasi lebih awal dan dengan cakupan yang lebih luas.