ANALISA PENGARUH SKEW ANGLE TERHADAP PERFORMA PROPELLER DENGAN PENDEKATAN CFD ABSTRACT

Transkripsi

1 ANALISA PENGARUH SKEW ANGLE TERHADAP PERFORMA PROPELLER DENGAN PENDEKATAN CFD Mahasiswa Pelaksana : Rizkhal Huda W ( ) Dosen Pembimbing : 1.Irfan Syarif Arief ST.,MT. ( ) 2. Ir.Amiadji, M.M, M.Sc. ( ) ABSTRACT Propeller adalah suatu alat yang digunakan untuk menggerakkan kapal dari tempat satu ke tempat lainnya dengan bantuan mesin. Dalam perkembangannya propeller mengalami beberapa modifikasi bentuk dengan tujuan untuk mendapatkan efisiensi yang paling baik sebagai alat penggerak kapal. Salah satu modifikasi itu yaitu skew angel pada propeller, yang dimaksud dengan skew angle adalah sudut antara propeller shaft center line sampai dengan blade tip. sendiri dapat berfungsi untuk mengurangi beban dan tekanan pada propeller saat memecah fluida sehingga didapatkan desain yang lebih baik sebagai alat pengerak kapal untuk mengurangi tekanan pada propeller dan memperlancar aliran fluida yang melewati propeller itu sendiri. pada propeller dibagi dua tipe yaitu biased skew dan balance skew. Pada percobaan ini akan dilakukan beberapa variasi sudut skew dan aliran fluidanya nanti akan dianalisa menggunakan metode CFD (Computational Fluid dynamic) untuk mengetahui performanya. Kata Kunci : propeller, skew angle, performa, Ansys CFD (Computational Fluid dynamic). kapal. Karena perkembangan dunia BAB I PENDAHULUAN perkapalan yang pesat mulai dari ukuran kapal dan bentuk dari kapal itu sendiri, maka I.1 Latar Belakang Masalah dibutuhkan juga daya dorong yang lebih besar dengan cara selain meningkatkan kapasitas Propeller adalah suatu alat yang mesin dan konsumsi bahan bakar yang digunakan untuk menggerakkan kapal dari tempat satu ke tempat lainnya. Propeller ini nantinya yang akan menghasilkan suatu daya dorong (thrust) kapal. Propeller sendiri terdiri dari beberapa jumlah blade (daun) dan berhubungan dengan shaft/poros propeller, perputarannya berpusat pada shaft center line, dalam keadaan normal perputaran propeller searah dengan jarum jam jika dilihat dari belakang. Pada bagian sisi kanan blade disebut dengan leading edge dan sisi kiri propeller disebut traling edge dan keduanya bertemu di ujung yang disebut dengan blade tip. Bagian depan dari propeller disebut dengan pressure side dan bagian belakang dari propeller disebut dengan suction side. Filosofi dari geometry propeller ini akan sangat membantu dalam membuat desain dari propeller nantinya. Dalam perkembangannya propeller mengalami beberapa modifikasi bentuk dengan tujuan untuk mendapatkan efisiensi yang paling baik sebagai alat penggerak tentunya akan lebih boros jika dilihat dari segi ekonomisnya. Salah satu alternatif pemecahan masalahnya adalah dengan meningkatkan effisiensi dari propeller itu, yaitu dengan kapasitas mesin yang ada tetapi effisiensi dari propeller bertambah atau diperbesar dengan cara yang sedemikian rupa. Dengan demikian perlu dilakukan suatu terobosan-terobosan baru dalam mendesain atau memodifikasi suatu bentuk propeller. Salah satu modifikasi itu yaitu skew angel pada propeller, yang dimaksud dengan skew angle adalah sudut yang terbentuk antara propeller shaft center line sampai dengan blade tip. sendiri dapat berfungsi untuk mengurangi beban dan tekanan pada propeller saat memecah fluida. pada propeller dapat dibagi dua tipe yaitu biased skew dan balance skew selain itu juga dibedakan lagi berdasarkan sudutnya yaitu after skew propeller dan forward skew propeller. Dalam perkembangannya skew propeller ini terus dipakai dan dikembangkan

2 karena memiliki banyak kelebihan-kelebihan. Maka dari itu dalam penelitian kali ini kita buat desain dari propeller tipe skew dan akan dianalisa bagaimana pengaruh skew angle ini terhadap performa propeller itu sendiri apakah benar dapat menambah performa gerak kapal dan mengurangi kavitasi. Dalam pengerjaan ini nantinya diberikan batasan masalah yaitu dilakukan beberapa variasi diameter dan tipe propeller yang dipakai. Karena ukuran diameter propeller juga memberikan pengaruh dalam performansi, pada beberapa kapal ukuran kecil jika semakin besar diameter nya maka akan meningkatkan thrust (t) dan torsi (Q). Dalam prosesnya akan dilakukan beberapa variasi dalam pembuatan model skew propeller ini seperti diameter dari propeller sebesar 30 cm dan 40 cm serta variasi sudut skew sebesar dengan range 2. Karena berdasarkan beberapa percobaan yang sudah ada sudut skew yang baik dalam sebuah analisa adalah 25 derajat maka kita analisa pada sudut sebelum dan sesudahnya dengan perbedaan 2 untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan spesifik. Analisa dilakukan dengan pendekatan perhitungan dan dibantu pendekatan menggunakan software Ansys CFD (Computational Fluid Dynamic). Penggambaran atau pembuatan model dari skew propeller ini di kerjakan dalam software kemudian di jalankan dan dianalisa bagaimana hasilnya. Dari hasilnya nanti akan diketahui bagaimanakah performa dari desain propeller yaitu daya dorong ( thurst ), torsi juga efisiensi kemudian dibandingkan variasi desain yang bagaimana yang paling baik diantara desain propeller yang telah dibuat. I.2 Perumusan Masalah Dengan uraian di atas maka permasalahan utama yang akan dibahas adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh skew angle terhadap performa propeller. 2. Berapakah sudut skew yang baik hasilnya terhadap performa propeller berdasarkan variasi yang ada. I.3 Batasan Masalah Dari permasalahan yang harus diselesaikan di atas maka perlu adanya pembatasan masalah ruang lingkupnya agar dalam melakukan analisa nantinya tidak melebar dan mempermudah dalam melakukan analisa, batasan tersebut yaitu : 1. Propeller yang digunakan tipe B-Series, dengan jumlah daun propeller 5 blade. 2. Analisa pada keadaan open water. 3. Dilakukan variasi diameter propeller 30 cm dan 40 cm serta variasi sudut skew dengan range Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode CFD. 5. Kecepatan fluida tidak terlalu diperhitungkan karena pada keadaan open water dan dibuat tetap untuk semua model. I.4 Tujuan Tujuan penulisan Skripsi ini adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh skew angle terhadap performa propeller. 2. Untuk mengetahui sudut skew yang baik berdasarkan penelitian. I.5 Manfaat penulisan Diharapkan skripsi ini akan memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Kita dapat mengetahui berapakah sudut skew yang baik untuk perancangan yang sebenarnya. 2. Sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan penelitian ini. BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Hydrodinamika Propeller Dalam membuat suatu bentuk dasar dari propeller dibutuhkan bentuk yang hidrodinamis yang dinamakan Hidrofoil dimana nantinya dapat menghasilkan suatu lift yang lebih besar dibandingkan dengan drag-nya. Pergerakan dari hidrofoil ini terjadi pada suatu media fluida dengan kecepatan yang memungkinkan terjadinya hidrodinamika. Hidrodynamika adalah peristiwa di mana kecepatan antara bagian atas dan bawah hidrofoil terjadi perbedaan. Seperti yang kita ketahui bahwa besarnya tekanan adalah berbanding terbalik terhadap besarnya kecepatan. Fluida yang melalui bagian atas airfoil melaju lebih cepat daripada fluida yang melewati bagian bawah. Hal ini disebabkan

3 adanya perbedaan tekanan antara aliran fluida bagian atas dan aliran fluida bagian bawah. Sehingga yang terjadi adalah aliran fluida yang melalui bagian bawah hidrofoil lebih pelan bila dibandingkan bagian atas hidrofoil. Perbedaan tekanan yang terjadi inilah yang kemudian akhirnya menimbulkan fenomena gaya dorong pada propeller. Ada beberapa gaya yang bekerja pada propeller dan terdiri dari tiga gaya dasar yaitu, thrust, torsi dan centrifugal. Gaya thrust dan torsi pada propeller terbentuk dari gaya angkat dan drag pada foil propeller dengan posisi radial. Dengan kata lain total thrust merupakan integral dari vector axial lift pada bagian root hingga tip propeller. II.2 Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Propeler Definisi dari beban pada analisa struktur pada daun propeler diidealisasikan dengan distribusi tekanan dan gaya. Pemodelan awal yang sederhana mengenai gaya yang bekerja adalah tiga gaya dasar yaitu thrust, torsi dan centrifugal. Gambar 2.1 gaya dorong propeller Untuk mendesain atau merancang suatu propeller dibutuhkan beberapa foil-foil yang mewakili setiap chord atau section yang kemudian disusun menjadi satu dan jadilah propeller. Selain propeller itu sendiri juga dibutuhkan hub, poros atau shaft dan fluida yang ada sehingga hydrodinamika propeller dapat terjadi. Pada prinsipnya jika dalam keadaan normal perputaran propeller searah dengan jarum jam dilihat dari belakang. Pada bagian sisi kanan blade disebut dengan leading edge dan sisi kiri propeller disebut traling edge dan keduanya bertemu di ujung yang disebut dengan blade tip. Bagian depan dari propeller disebut dengan pressure side dan bagian belakang dari propeller disebut dengan suction side. Selain itu propeller juga memiliki bebrapa luasan/area dan outline seperti, disc area (A 0 ) adalah area atau luasan perputaran penuh dari blade tip propeller, projected outline (A p ) adalah luasan blade propeller jika dilihat dari shaft center line, dan expanded balde outline (A E ) adalah gambaran luasan dari chord length pada kondisi radial dari dirextric. Dari beberapa luasan propeller itu memilki peraman sebagai berikut, Disc Area (A 0 ) Expanded Area Gambar 2.2 gaya-gaya yang bekerja pada propeler Propeler thrust dan torsi terbentuk dari gaya angkat (lift) dan drag pada foil propeler pada posisi radial. Dengan kata lain total thrust merupakan integral dari vector axial lift pada bagian root hingga tip propeler.jika diasumsikan propeler yang digunakan adalah B series, maka dapat digunakan distrubisi tunggal untuk thrust dan beban torsi, dan diasumsikan juga bahwa pitch tetap. Distribusi beban yang sesuai untuk propeler dengan kondisi ini adalah gaya persatuan jarak radial versus posisi radial. II.3 Persamaan Dasar Open water Propeller test Propeller memiliki persamaapersamaan dasar dalam melakukan perhitungan untuk mencari performa dari propeler seperti koefisien thrust, koefisien torsi, kavitasi dan efisiensi. Open water propeller test sendiri mempunyai pengertian yaitu dimana analisa ini dilakukan pada keadaan propeller tanpa menggunakan kapal atau lambung kapal jadi hanya terdiri dari

4 poros dan propeler yang kemudian dialiri fluida dengan kecepatan tertentu dan propeller diberikan kecepatan sesuai yang direncanakan. Pada keadaan open water test setiap propeller memiliki persamaanpersamaan seperti dibawah ini. Koefisien Thrust : (1) blade tip. Blade tip sendiri adalah pertemuan dari trailing edge dan leading edge pada surface propeller dan merupakan jarak maksimum dari radius propeller. pada propeller dapat berfungsi untuk mengurangi beban dan tekanan propeller saat memecah aliran fluida. Koefisien Torsi : (2) Efisiensi : (3) Advance koefisien: J nd (4) Dimana, Q : Torsi (kgf m) T : Thrust (kgf) D : Diameter (m) ρ : Massa jenis air ( kg/m 3 ) n : Rotational speed propeller (rev/s) : Speed of advance (m/s) V A II.4 Kavitasi Propeller V A Kavitasi pada propeller dapat terjadi pada saat propeller menerima beban yang sangat tinggi di bawah kondisi putaran kritis, yang apabila kondisi kritis ini berlanjut akhirnya akan berakibat turunnya gaya dorong/thrust. Kavitasi dalam jangka waktu yang lama dapat memperburuk kondisi propeller yaitu terjadinya erosi pada daun propeller, sehingga tentu saja akibat adanya erosi akan berakibat turunnya efisiensi propeller. Dalam penelitian biasanya masalah kavitasi diselidiki mengenai bagaimana terjadinya beserta sifat-sifatnya dan sejauh mana kavitasi yang terjadi dapat ditolerir. Gambar 2.3 skew propeller pada propeller sendiri dibagi dua tipe yaitu biased skew dan balance skew, biased skew memiliki pengertian blade reference line yang terbentuk akibat sudut skew yang diberikan memiliki kelengkungan tertentu pula sedangkan balanced skew propeller memiliki blade reference line yang lurus mulai dari shaft center line hingga blade tip. angle propeller juga dapat dibagi berdasarkan atas arah sudut skew tersebut yaitu positif skew dan negative skew. Selain itu skew propeller juga dapat dibedakan berdasarkan besar sudut skew antara lain, skewed propeller, highly skew propeller serta very highly skew propeller. II.5 Angle Propeller Pada perkembangannya propeller mengalami beberapa modifikasi salah satunya adalah skew propeller, dimana bentuk dari propeller ini nantinya agak lancip pada bagian ujungnya. skew angel propeller sendiri mempunyai pengertian yaitu sudut antara propeller shaft center line sampai dengan Gambar 2.4 bias skew dan balance skew Dimensi dari skew angle secara linear dinotasikan SK i dan dapat diproyeksikan ( i ) sebagai section, sudut α i (radians), Radius (R i ) serta pitch angle (θ i ) sehingga dapat dirumuskan skew angle sebagai berikut,

5 SK i = ( R i α i )/( cos θ i ) Pada teorinya skew biasanya sangat berhubungan dengan rake dalam membuat desain sebuah propeller, karena saling berkaitan itu makanya dalam perhitungan dan pembutan titik koordinatnya dijadikan satu atau saling berkaitan antara skew dengan rake. Persamaan total rake suction directrix (it), it (r) = is (r) + ig (r) Dimana, Is ig r = induced skew = rake = radius Dan penggambaran koordinat dari leading edge dan trailing edge dari blade propeller dengan memasukkan nilai dari rake dan skew dapat digambarkan sebagai berikut dibawah ini, Untuk leading edge, Untuk trailing edge, θnt = nose-tail pitch angle II.6 Computational Fluid Dynamics Pada percobaan kali ini menggunakan software CFD yang berfungsi sebagai alat bantu simulasi dan konfigurasi dari bentuk skew angle propeller yang akan dianalisa. Kemudian dilakukan modifikasi bentuk skew angle dan diameter propeller. Dari simulasi ini nantinya akan diperoleh data yang selanjutnya diproses data tersebut untuk mendapatkan hasil yang ingin dicapai. BAB III METODE PELAKSANAAN Metodologi pengerjaan skripsi ini dalam prosesnya diawali dengan study literatur yang didapat dari buku, internet, dan paper. Kemudian pengumpulan data dari tipe propeller yang akan kita buat modelnya, langkah selanjutnya adalah pembuatan model dan pengujiannya menggunakan simulasi CFD dalam kesempatan ini menggunakan software ansys CFD. Setelah proses simulasi selesai dilakukan validasi terhadap model yang sudah jadi. Kemudian kita variasikan model tersebut sesuai dengan peercobaan yang dilakukan untuk mendapatkan hasil yang ingin dicapai. Dan yang terakhir adalah mengolah data dari hasil simulasi dengan menggunakan persamaan-persamaan yang sesuai dan dilakukan analisa data, pembahasan hingga terakhir membuat kesimpulan dan saran. Untuk lebih jelasnya akan dibahas pada penjelasan di bawah ini. III.1 Tahap Awal Dimana, C φ θ s r = chord length = angle rotating blade = sudut skew section = radius propeller Tahap awal pengerjaan skripsi ini adalah identifikasi dan perumusan masalah yang ada yaitu mengenai propeller dan perkembangan dari skew angle propeller itu sendiri. Dalam memperoleh datanya didapatkan dari literature buku dan informasi dari internet. Data yang diperoleh nantinya akan digunakan untuk dijadikan acuan dalam pengerjaan skripsi ini dalam tahap pemodelan propeller. Data-data tersebut bisa berupa dimensi propeller, sudut skew yang pernah dilakukan dalam percobaan, dasar teori yang di pakai unutk pengerjaan skripsi ini dan lain sebagainya.

6 III. 2 Tahap Pembuatan Model Pertama propeller dibuat koordinatkoordinatnya dengan ketentuan diameter yang ingin di buat tipe propeller B- series dengan jumlah blade 5 dan ketentuan skew yang dianalisa. Dalam pembuatan geometri awal propeller memanfaatkan bantuan program atau software maritime geometry propeller dengan memasukkan nilai diameter propeller, pitch, jumlah blade serta area ratio kemudian di simpan file tersebut dengan format file (.tin). Setelah itu titik-titik koordinat dihubungkan menjadi sebuah chord-chord yang nantinya akan di surface menjadi satu bagian yaitu face dan back propeller. Pada tahap ini juga dibuatlah sudut skew yang telah ditentukan dan merupakan tujuan dari analisa skripsi ini. Prosesnya sendiri dibuat dengan melakukan rotate titik-titik koordinat yang sudah dihubungkan menjadi satu garis chord terhadap sumbu x sehingga membentuk skew propeller yang smoth atau mulus. adalah bentuk dari tiap diameter yang merupakan variasi dari pengerjaan skripsi ini. Gambar 3.2 part surface III.3 Grid (Meshing) Dalam program ansys ini setelah tahap penggambaran model selesai dilakukan maka langkah selanjutnya adalah melakukan meshing terhadap model yang telah jadi tetapi sebelum itu ditambahkan body pada tiap boundary, disini body memliki fungsi untuk menentukan arah sekaligus sebagai media yang akan dialiri aliran fluida. Berikut adalah contoh hasil dari proses meshing tersebut, Gambar 3.3 hasil meshing seluruh bagian model III.4 Simulasi Model Gambar 3.1 hasil pemodelan B5-D20-S25 Gambar di atas menunjukkan hasil dari proses selanjutnya setelah pembuatan gemetri propeller yaitu proses surface. Pada tahap ini juga di buat semua bagian dari model sepeti jumlah blade propeller (5 blade), wall, inlet, outlet dan poros semua dibuat dengan ukuran yang telah ditentukan kecuali untuk poros, inlet_in, outlet_in dan wall_in dibuat dengan ukuran yang berbeda berdasarkan besar dari diameter propeller, akan tetapai ukuran semuanya dibuat dengan besar yang sama tiap diameter propeller karena bukan merupakan variasi yang berbeda Cfx Pre merupakan langkah lanjut dari setelah ansys icem dalam tahap pembuatan model. Dalam cfx pre ini akan diberikan parameter-parameter yang sudah ditentukan terlebih dahulu sesuai dengan fungsi masing-masing bagian sebelum proses simulasi. Pada tahap ini yang harus dilakukan adalah pertama membuat domain 1 yang mempunyai karakteristik stationary dan terdiri dari subdomain inlet, outlet, poros stationary dan wall dimana setiap subdomain mempunyai karakteristik sendiri, berikutnya membuat domain 2 yang mempunyai karateristik rotating dan terdiri dari subdomain inlet_in, wall_in, Outlet_in, poros rotating, face dan back dan setiap subdomain

7 ini juga memiliki karakteristik sendiri-sendiri. Bagian yang mempunyai hubungan antar domain seperti inlet_in, outlet_in dan wall_in nantinya akan di interface dengan pengertian karena merupakan pertemuan antara body 1 dengan body 2. Di bawah ini adalah contoh gambar pada proses cfx pre. Gambar 4.1 kontur tekanan pada propeller diameter 30cm Gambar 3.4 tampilan pada Cfx Pre Setelah memberikan definisi pada setiap bagian model, kemudian dilakukan prose solver manager yang berfungsi untuk mensimulasikan dan membaca database yang telah kita tentukan pada langkah Cfx pre tadi. BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN IV.1 Umum Pada tahap analisa data dan pembahasan ini akan dibahas mengenai tujuan dan hasil akhir analisa mengenai skew angle propeller dengan mendapatkan nilai-nilai dari thrust, torsi dan efisiensi kemudian nilai-nilai tersebut di bahas dan di analisa. Pada analisa kali ini juga akan dilakukan beberapa variasi yang sudah dijelaskan pada pembahasan sebelumnya seperti melakukannya terhadap beberapa variasi sudut skew, diameter propeller serta variasi nilai J sedangkan untuk jumlah blade propeller tetap yaitu 5 blade dan tipe propeller B-series. Selain dari beberapa aspek yang ingin dicapai seperti penjelasan diatas juga akan ditampilkan countur dari pressure pada face dan back propeller pada lampiran, hal ini akan bermanfaat untuk mengetahui apakah model skew angle propeller yang telah dibuat mengalami kavitasi atau tidak. Di berikut ini contoh beberapa tampilan countur pressure dari model yang telah dibuat pada tiap diameter. Gambar 4.2 kontur tekanan pada propeller diameter 40cm IV.2 Validasi Data hasil analisa merupakan data yang sifatnya tidak mutlak, artinya belum sepenuhnya benar. Karena itu harus divalidasi dengan data lain yang metode penyelesaiannya berbeda.validasi data dilakukan dengan membandingkan antara data hasil analisa dengan data perhitungan atau dengan data perhitungan program lain. Hasil dianggap valid jika data hasil analisa memiliki selisih yang tidak jauh atau mendekati dengan data pembandingnya. Dalam pengerjaan skripsi ini besar dari sudut skew didapatkan dari acuan spesifikasi produk skew propeller yang didapatkan dari perusahaan ZF marine yang kemudian kita kembangkan dengan spesifikasi sebagai berikut, Series KCA Cz Blades : 3, 4, 5 Pitch Ratio : Area Ratio : Angles : degrees

8 Dengan diameter sekitar dan diaplikasikan untuk kapal cepat maka dengan data kapal sebagai berikut, Panjang Kapal (LOA) Lebar Kapal ( B) Tinggi Lambung (H) Syarat Kapal ( T) Engine : 8, 00 Meter : 2, 20 Meter : 1, 10 Meter : 0, 45 Meter : 1 x 175 HP Stelah didapatkan data-data dari propeller dan dimensi kapal seperti diatas maka dapat dicari besar dari kebutuhan thrust dengan perhitungan untuk propeller dengan dimeter 40 cm dan saat kecepatan 5.14 m/s adalah berkisar N sedangkan pada perhitungan dari model ini bias mencapai N. Dengan ini validasi terhadap nilai thrust dapat diterima. IV.3 Variasi Model Dalam pengerjaan skripsi ini menggunakan beberapa variasi model yang sudah dijelaskan pada pembahasan sebelumsebelumnya, variasi tersebut antara lain sudut skew propeller (23, 25, 27, 29 derajat), diameter propeller (30, 40 cm) dan nilai J yang divariasikan dengan mengubah nilai kecepatan pada face serta back propeller yang didapatkan dengan mengubah nilai J dari 0,4 hingga 1,2 dengan interval 0,2. IV.4 Perhitungan Setelah proses software selesai kita akan mendapatkan data yang harus diolah terlebih dahulu sebelum dijadikan data hasil dari pembahasan analisa ini. Force Lift F = P x A Dimana, F = Force Lift (N) P = Pressure (Pa) A= Area (m 2 ) Nilai pressure dan area diambil dari proses ccd post pada tahap simulasi dengan menggunakan function calculator kemudian function area ave. Untuk nilai pressure diambila nilai yang sejajar sumbu putar yaitu pressure di sumbu x. Sedangkan area yang diambil adalah luasan bagian face dan back dari propeller. Setelah itu ditambahkan kedua nilai dari lift face dan back tersebut, maka resultan gaya lift adalah. F lift = [F face + F back ] Force Drag F = τ x A Dimana, F = Force Drag(N) τ = Wallshear (Pa) A= Area (m 2 ) Nilai wallshear dan area diambil dari proses post pada tahap simulasi dengan menggunakan function calculator kemudian area ave. Nilai yang diambil adalah nilai wallshear. Sedangkan untuk nilai area diambil adalah luasan bagian face dan back dari propeller. Maka resultan gaya drag adalah. F drag = [F face + F back ] 1. Thrust T = F lift cosθ F drag sinθ (4) Dimana, T = thrust F lift = gaya lift F drag = gaya drag θ = sudut daun dari P/D 2. Torsi Q = F lift sinθ + F drag cosθ (5) Dimana, Q = torsi F lift = gaya lift F drag = gaya drag θ = sudut daun dari P/D 3. Efisiensi Dimana, 0 = efisiensi T = thrust (N) Q = torsi (Nm) VA = speed of advance (m/s) n = rotational speed propeller (rev/sec) Dalam proses solver juga telah ditetapkan beberapa nilai untuk data awal dalam cfx seperti nilai kecepatan aliran fluida sebesar 5.14 m/s dan untuk nilai kecepatan

9 putar propeller ditetapkan dan divariasikan dengan nilai j. IV. 5 Data Hasil Simulasi Nilai thrust torsi dan efisiensi yang diperoleh dengan menggunakan persamaan diatas kemudian dimuat dalam table. Di bawah ini tabel nilai hasil simulasi mulai dari skew angle 23 sampai 29, untuk skew 0 juga masuk sebagai perbandingan dan selanjutnya variasi juga dilakukan dari diameter 0.3m dan 0.4m. Pada table diberi nama dari setiap model propeller dengan keterangan sebagai berikut, B5-Dxx-Sxx Dimana; B5 : tipe propeller B- series 5 blade Dxx : diameter propeller (cm) Sxx : besar sudut skew propeller (derajat) Tabel 4.2 Data hasil simulasi B5-D30-S Tabel 4.3 Data hasil simulasi B5-D30-S Tabel 4.4 Data hasil simulasi B5-D30-S Tabel 4.5 Data hasil simulasi B5-D30-S Tabel 4.6 Data hasil simulasi B5-D30-S Tabel 4.7 Data hasil simulasi B5-D40-S Tabel 4.8 Data hasil simulasi B5-D40-S Tabel 4.9 Data hasil simulasi B5-D40-S Tabel 4.10 Data hasil simulasi B5-D40-S

10 Tabel 4.11 Data hasil simulasi B5-D40-S IV.6 Pembahasan IV.6.1 Thrust Propeller Terhadap Angle Pada pembahasan hasil analisa nilai thrust skew propeller terhadap skew angle memilki trendline turun pada diameter 30 cm dan 40 cm. Pada model skew propeller dengan diameter 30 cm yang memilki nilai thrust yang tinggi adalah propeller dengan skew 0 dan yang memiliki nilai thrust terendah adalah skew 27. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.1. Pada analisa thrust propeller dengan diameter 40cm terhadap variasi skew angle memiliki trendline menurun. Model skew angle propeller dengan diameter 40 cm yang memilki nilai thrust tertinggi adalah model propeller dengan skew angle 0 dan yang memiliki nilai thrust terendah adalah 29. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.2. IV.6.2 Torsi Model Propeller Terhadap Angle Pembahasan nilai torsi diameter 30 cm terhadap variasi skew angle memiliki trendline turun saat skew angle 0. kemudian terus menurun hingga skew angle 29. Propeller dengan skew angle 0 memiliki torsi yang paling besar dan model skew propeller yang memiliki nilai terendah adalah propeller dengan skew angle 29. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.3. Pada analisa torsi propeller dengan diameter 40cm terhadap variasi skew angle memiliki trendline turun. Model skew angle propeller dengan diameter 40 cm yang memilki nilai torsi tertinggi adalah model propeller dengan skew angle 0 dan yang memiliki nilai thrust terendah adalah propeller dengan skew angle 29. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.4. IV.6.3 Efisiensi Propeller Terhadap Angle Pada analisa efisiensi propeller dengan diameter 30cm terhadap variasi skew angle memiliki trendline naik. Pada pembuatan grafik ini hanya diambil nilai efisiensi saat J 0.4 karena jika ditampilkan saat J mulai perbandingan tidak begitu kelihtan. Model skew angle propeller dengan diameter 30 cm yang memilki nilai efisiensi tertinggi adalah model propeller dengan skew angle 29 dan yang memiliki nilai efisiensi terendah adalah propeller dengan skew angle 0. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.5. Pada analisa efisiensi propeller dengan diameter 40cm terhadap variasi skew angle memiliki trendline naik. Pada pembuatan grafik ini hanya diambil nilai efisiensi saat J 0.4 karena jika ditampilkan saat J mulai perbandingan tidak begitu kelihtan. Model skew angle propeller dengan diameter 40 cm yang memilki nilai efisiensi tertinggi adalah model propeller dengan skew angle 29 dan yang memiliki nilai efisiensi terendah adalah propeller dengan skew angle 0. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 4.6. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN IV.1 Kesimpulan Berdasarkan percobaan dan simulasi yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Dengan semakin besar variasi sudut skew angle maka nilai thrust dan torsi propeller sama-sama akan semakin kecil. 2. Pada propeller dengan diameter 30 cm yang memiliki nilai thrust dan torsi terbesar adalah propeller dengan skew angle 0 dan yang terkecil 29.

11 3. Pada propeller dengan diameter 40 cm yang memiliki nilai thrust dan torsi terbesar adalah propeller dengan skew angle 0 dan yang terkecil Nilai effisiensi propeller memiliki trendline naik semakin besar sudut skew maka nilai efisiensi semakin besar pula, hal ini berbanding terbalik dengan nilai thrust dan torsi propeller. 5. Nilai efisiensi untuk diameter 30 cm yang memiliki nilai terbesar adalah propeller dengan skew angle 29 sedangkan nilai efisiensi terkecil adalah propeller dengan skew angle Nilai efisiensi untuk diameter 40 cm yang memiliki nilai terbesar adalah propeller dengan skew angle 29 sedangkan nilai efisiensi terkecil adalah propeller dengan skew angle 0. IV.2 Saran Setelah proses pengerjaaan selesai maka dapat diberikan beberapa saran yang diharapkan dapat bermanfaat sebagai berikut: 1. Saat pembuatan model skew propeller sebaiknya memiliki luas area yang sama agar didapatkan hasil yang lebih baik saat membandingkan data nanti. 2. Pemilihan besar kecilnya kecepatan perputaran propeller serta diameter propeller sangat menentukan hasil. 3. Dalam mengaplikasikan besar kecilnya skew angle propeller harus mempertimbangkan diameter dan kecepatan putaran propeller. 4. Kecepatan aliran fluida (VA) akan sangat berpengaruh dalam mendapatkan besar atau kecilnya nilai thrust dan torsi. 5. Untuk anilisa dengan software mengenai propeller nilai dari besarnya diameter, kecepatan putaran propeller dan kecepatan aliran fluida (VA) sangat berkolerasi satu dengan yang lainnya. DAFTAR PUSTAKA 1. Carlton, John Marine Propeller and Propulsion. Oxford University: Elsevier. 2. Donald R. Smith and John E. Slater The Geometry Of Marine Porpellers. Defence Reseach Establishment Atlantic. Canada. 3. Ghasemi H The Efect of Wake Flow and Angle on the Ship Propeller Performance. Sharif University of Technology. 4. Krasilnikov V and Sun J CFD Investigation in Scale Effect on Propellers with Different Magnitude of in Turbulent Flow. First International Symposium on Marine Propulsors. Norwegia. 5. Sampson, Rod Resistance & Propulsion (I). Newcastle University. 6. Skripsi Syafiuddin ( ) Pengaruh Distribusi Tegangan Terhadap Pemilihan Bahan Untuk Controllable Pitch Propeller. Fakultas Teknologi Kelautan. ITS. Surabaya. 7. Tuakia, Firman Dasar-dasar CFD menggunakan fluent. Bandung: Informatika. 8. (

12 Variasi thrust D 30 terhadap skew angle Variasi thrust D 40 terhadap skew angle 10400, , , , , ,00 Thrust (N) 10250, , , , , , angle J 0.4 J 0.6 J 0.8 J 1 J 1.2 Thrust (N) 29400, , , , , , angle J 0.4 J 0.6 J 0.8 J 1 J 1.2 Grafik 4.1 Nilai thrust propeller diameter 30 cm terhadap variasi skew angle. Grafik 4.2 Nilai thrust propeller diameter 40 cm terhadap variasi skew angle. Variasi Torsi D 30 terhadap skew angle Variasi Torsi D 40 terhadap skew angle 4400, , , , , ,00 Torsi 3800, , , , , , J 0.4 J 0.6 J 0.8 J 1 J 1.2 Torsi 9500, , , , , J 0.4 J 0.6 J 0.8 J 1 J 1.2 Angle Angle Grafik 4.3 Nilai torsi propeller diameter 30 cm terhadap variasi skew angle. Grafik 4.4 Nilai torsi propeller diameter 40 cm terhadap variasi skew angle.

13 Variasi Efisiensi D 30 terhadap skew angle pada J 0.4 Variasi Efisiensi D 40 terhadap skew angle pada J 0.4 4, , , , , , , ,25000 Efisiensi 4, , , ,75000 J 0.4 Efisiensi 7, , , ,23000 J 0.4 4, , , , , , Angle Angle Grafik 4.5 nilai efisiensi propeller diameter 30 cm saat J 0.4 terhadap skew propeller. Grafik 4.6 nilai efisiensi propeller diameter 40 cm saat J 0.4 terhadap skew propeller.