JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA

Transkripsi

1 ANALISIS AERODINAMIKA SAYAP NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN PLAIN FLAP DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE FLUENT SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai Derajat Sarjana Strata 1 (S1) Disusun Oleh : IDA BAGUS GIRI BASUKI P JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2009

2 LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING Skripsi dengan judul: ANALISIS AERODINAMIKA SAYAP NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN PLAIN FLAP DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE FLUENT Yang dipersiapkan oleh : Nama : Ida Bagus Giri Basuki P Nomor Mahasiswa : Jurusan : Teknik Penerbangan Telah Memenuhi Persyaratan dan siap untuk diujikan Disetujui pada Tanggal 20 Juli 2009 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II M Ardi Cahyono.ST.,MT Sri Mulyani.ST ii

3 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS AERODINAMIKA SAYAP NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN PLAIN FLAP DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE FLUENT Yang dipersiapkan dan disusun oleh: IDA BAGUS GIRI BASUKI P NIM: Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada tanggal 11 Agustus 2009 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik Susunan Tim Penguji Nama lengkap Tanda tangan Ketua Penguji : M Ardi Cahyono, ST, MT... Penguji I : Sri Mulyani, ST... Penguji II : Karseno KS, INZ, SE, MM... Penguji III : Ir Djarot Wahyu S, MT... Yogyakarta, 11 Agustus 2009 Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Ketua Jurusan Ir Djarot Wahyu S, MT iii

4 PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini saya : Nama : Ida Bagus Giri Basuki P Nomor Mahasiswa : Jurusan : Teknik Penerbangan Judul Skrips : Analisis Aerodinamika Sayap NACA 2412 Pada Variasi Sudut Penggunaan Plain Flap Dengan Menggunakan Software Fluent Menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri dan sepanjang pengetahuan saya tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan penyelesaian studi pada universitas atau instansi lain, kecuali pada bagian-bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks. Yogyakarta, 11 Agustus 2009 Yang Menyatakan IDA BAGUS GIRI BASUKI P NIM iv

5 LEMBAR PERSEMBAHAN Tugas akhir ini kupersembahkan kepada : Aji dan Ibu tercinta Adik-adik Gus Adi dan Gus Ari Gek Candra tercinta Teman-Teman TPA 2004 Terima kasih atas semangat dan dukungannya v

6 KATA PENGHANTAR Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Rahmat serta Hidayah kepada penulis, karena dengan Rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat akademis untuk menyelesaikan pendidikan S-1 Studi Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung dalam menyelesaikan skripsi ini, karena tanpa dukungan dari pihak-pihak tersebut, penulis tidak mungkin dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik, oleh karena itu penulis ingin berterima kasih kepada : 1. Kedua orang tua saya, yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil. 2. Bapak Ir. Suyitmadi. MT selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto. 3. Bapak Ir. Djarot Wahyu S,MT selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan 4. Bapak Arif Suwardiman, ST selaku Sekjur Jurusan Teknik Penerbangan. 5. Bapak M. Ardi Cahyono.ST.,MT selaku Dosen Pembimbing, yang banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini 6. Ibu Sri Mulyani. ST selaku Dosen Pembimbing, yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Bapak Dr. BonoWasitho, Bapak Alex Sepnov,ST,MT., dan teman-teman di milis yang telah membantu dalam pengerjaan Fluent 8. Teman-teman TPA 04 yang telah memberikan semangat dan dukungannya, Gek Candra yang selalu memberikan semangat, Anak-anak kost melati, dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. vi

7 Demikian yang dapat penulis sampaikan, dan penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya jika dalam penyusunan skripsi ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan, karena penulis sadar kesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa dan manusia sebagai penulis masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran-saran dari rekan-rekan semua sangat penulis harapkan Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membaca pada umumnya dan penulis pada khususnya Yogyakarta, 20 Juli 2009 Penulis vii

8 ANALISIS AERODINAMIKA SAYAP NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN PLAIN FLAP DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE FLUENT Oleh : Ida Bagus Giri Basuki P ABSTRAK Plain flap merupakan salah satu dari berbagai macam jenis flap yang terletak pada trailing edge sayap, berfungsi untuk menambah lift dan drag pada saat takeoff maupun landing. Plain flap bekerja dengan memperbesar camber dari sayap, sehingga lebih efektif untuk menghasilkan lift daripada memperbesar thickness pada sayap. Dengan adanya flap maka panjang runway yang dibutuhkan pada saat takeoff dapat dikurangi dan pada saat landing pesawat dapat mendarat dengan kecepatan yang rendah dan sudut serang yang kecil sehingga lebih visual menjadi lebih luas pada saat mendarat. Dalam rangka mengetahui apa saja perubahan yang terjadi pada saat plain flap didelfeksikan, maka penulis disini ingin melakukan analisa aerodinamika secara komputasional dengan menggunakan software Fluent. Fluent merupakan program komputer yang digunakan untuk berbagai macam simulasi seperti aliran fluida, reaksi kimia, dan fenomena lainnya. Dari hasil simulasi software Fluent secara 2 dimensi, didapat hasil iterasi yang berupa nilai C l dan C d kemudian dikonversikan ke dalam bentuk grafik. Simulasi juga dilakukan dengan berbagai macam sudut serang dari arah aliran. Flap dengan defleksi 40 memiliki nilai C l yang paling tinggi dibandingkan dengan defleksi 0, 10, 20,30 Kata kunci : Plain flap, Fluent, Aerodinamika, Lift viii

9 DAFTAR ISI JUDUL SKRIPSI..i LEMBAR PERSETUJUAN...ii LEMBAR PENGESAHAN...iii LEMBAR PERNYATAAN...iv LEMBAR PERSEMBAHAN. v KATA PENGHANTAR.vi ABSTRAK. viii DAFTAR ISI...ix DAFTAR GAMBAR. xii DAFTAR TABEL..xv DAFTAR GRAFIK... xvi DAFTAR SIMBOL.....xvii DAFTAR LAMPIRAN.....xviii BAB IPENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Tujuan Penulisan Rumusan Masalah Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan..3 ix

10 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Airfoil High Lift Devices Trailing Edge Flap Plain Flap CFD GAMBIT FLUENT...24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tinjuan Umum Airfoil Uji Teknik Pengumpulan Data Software Yang Digunakan Model Uji Proses Analisa BAB IV ANALISA DANPEMBAHASAN 4.1 Umum Langkah-Langkah Pengerjaan Data Hasil Simulasi Pada Fluent Contour Pada FLUENT Contour Kecepatan Contour Tekanan 70 x

11 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA...76 xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 airfoil..5 NACA variasi koefisien gaya angkat terhadap sudut serang wake pada airfoil....8 data eksperimental koefisein lift dan koefisien momen...9 Gambar 2.6 data eksperimen C d dan Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 C m airfoil NACA high lift devices 12 Plain Flap.14 Split Flap..14 Gambar 2.10 Double-Slotted Flap with Fixed Hinge 14 Gambar 2.11 fowler flaps..15 Gambar 2.12 perubahan C l terhadap α. 15 Gambar 2.13 penentuan sudut defleksi pada plain flap. 16 Gambar 2.14 CFD pada bidang aerospace 18 Gambar 2.15 CFD pada bidang automotif.19 Gambar 2.16 CFD pada bidang biomedical.. 20 Gambar 2.17 CFD pada bidang chemical processing...20 Gambar 2.18 CFD pada bidang equipment manufacturing...21 Gambar 2.19 CFD pada bidang semikonduktor 22 Gambar 2.20 CFD pada bidang industri makanan dan minuman..22 Gambar 2.21 Airfoil pada fluent 23 Gambar 2.22 Struktur Komponen Program FLUENT..25 Gambar 3.1 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Diagram alir simulasi Javafoil pemilihan jenis airfoil 32 javafoil output titik-titik koordinat..32 xii

13 Gambar 4.3 koordinat titik-titik pada airfoil NACA Gambar 4.4 javafoil modifikasi pada bagian flap...33 Gambar 4.5 Gambit startup. 34 Gambar 4.6 Gambit (import titik-titik koordinat)...34 Gambar 4.7 titik-titik koordinat NACA Gambar 4.9 titik-titik topologi.36 Gambar 4.10 Gambit garis topologi..37 Gambar 4.11 garis titik topologi 37 Gambar 4.12 mesh pada bidang 39 Gambar 4.13 membuat mesh pada bidang.39 Gambar 4.14 hasil meshing...40 Gambar 4.15 hasil meshing...41 Gambar 4.16 export mesh file...41 Gambar 4.17 pemilihan jenis versi fluent..42 Gambar 4.18 Check data...43 Gambar 4.19 parameter untuk mendefinisikan model...44 Gambar 4.20 mengaktifkan persamaan energi...44 Gambar 4.21 mengaktifkan model turbulen Spalart-Allmaras..45 Gambar 4.22 Mendefinisikan material..46 Gambar 4.23 Mendefinisika kondisi operasi.46 Gambar 4.24 mendefinisikan kondisi batas...47 Gambar 4.25 Mendefinisikan parameter solutions...48 Gambar 4.26 Menginisiasi perhitungan.49 Gambar 4.27 mengaktifkan residual plotting 49 Gambar 4.28 mengaktifkan grafik koefisien lift dan koefisien drag.50 Gambar 4.29 memasukkan nilai reference 51 Gambar 4.30 Menentukan jumlah iterasi.52 Gambar 4.31 Melihat hasil iterasi dalam bentuk contour.52 xiii

14 Gambar 4.32 Mencetak hasil Cl dan Cd...53 Gambar 4.33 NACA 2412 dengan Flap 0 54 Gambar 4.34 NACA 2412 dengan Flap Gambar 4.35 NACA 2412 dengan Flap Gambar 4.36 NACA 2412 dengan Flap Gambar 4.37 NACA 2412 dengan Flap Gambar 4.38 Contour kecepatan NACA 2412 dengan Flap 0 pada AOA 0.65 Gambar 4.39 Contour kecepatan NACA 2412 dengan Flap 0 pada AOA Gambar 4.40 Contour kecepatan NACA 2412 dengan flap 10 pada AOA 0 66 Gambar 4.41 Contour kecepatan NACA 2412 dengan Flap 10 pada AOA Gambar 4.42 Contour kecepatan NACA 2412 dengan flap 20 pada AOA 0 67 Gambar 4.43 Contour kecepatan NACA 2412 dengan flap 20 pada AOA Gambar 4.44 Contour kecepatan NACA 2412 dengan flap 30 pada AOA 0 68 Gambar 4.45 Contour kecepatan NACA 2412 dengan flap 30 pada AOA Gambar 4.46 Contour kecepatan NACA 2412 dengan Flap 40 pada AOA Gambar 4.47 Contour kecepatan NACA 2412 dengan Flap 40 pada AOA Gambar 4.48 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 0 pada AOA 0.70 Gambar 4.49 Contour tekanan NACA 2412 dengan Flap 0 pada AOA Gambar 4.50 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 10 pada AOA Gambar 4.51 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 10 pada AOA Gambar 4.52 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 20 pada AOA Gambar 4.53 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 20 pada AOA Gambar 4.54 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 30 pada AOA Gambar 4.55 Contour tekana NACA 2412 dengan flap 30 pada AOA Gambar 4.56 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 40 pada AOA Gambar 4.57 Contour tekanan NACA 2412 dengan flap 40 pada AOA xiv

15 DAFTAR TABEL Table 4.1 tabel garis topologi..35 Tabel 4.2 label G untuk sudut defleksi pada flap Table 4.3 data hasil pengujian untuk NACA 2412 dengan Flap Tabel 4.4 Data hasil pengujian untuk NACA 2412 dengan Flap Tabel 4.5 Data hasil pengujian NACA 2412 dengan Flap Tabel 4.6 Data hasil pengujian NACA 2412 dengan Flap Tabel 4.7 Data hasil pengujian NACA 2412 dengan Flap xv

16 DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Cl vs AOA dan Cd vs AOA Flap Grafik 4.2 grafik Cl/Cd Flap Grafik 4.3 Cl vs Cd dengan Flap Grafik 4.4 Cl vs AOA dan Cd vs AOA dengan Flap Grafik 4.5 CL vs Cd dengan Flap Grafik 4.6 Cl vs AOA dan Cd vs AOA dengan Flap Grafik 4.7 Cl vs Cd Flap Grafik 4.8 Cl vs AOA dan Cd vs AOA Flap Grafik 4.9 grafik Cl vs Cd Flap Grafik 4.10 Cl vs AOA dan Cd vs AOA Flap xvi

17 DAFTAR SIMBOL = massa jenis air kg 3 m V = kecepatan m s = dynamic viscosity X = diameter m C l = Koefisien lift C d = Koefisien drag = Kerapatan udara (density) a atau N. s 2 m V S = Kecepatan pesawat (Mach) = Luas sayap xvii

18 DAFTAR LAMPIRAN 1. Hasil iterasi Fluent dengan flap 0 2. Hasil iterasi Fluent dengan flap Hasil iterasi Fluent dengan flap Hasil iterasi Fluent dengan flap Hasil iterasi Fluent dengan flap 40 xviii