Analisa Sudut Serang Hidrofoil Terhadap Gaya Angkat Kapal Trimaran Hidrofoil Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamics (Cfd)

dokumen-dokumen yang mirip
BAB II LANDASAN TEORI

Penelitian Numerik Turbin Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin

ANALISA ALIRAN DAN TEKANAN PADA BULBOUS BOW DENGAN DIMPLE (CEKUNGAN) MENGGUNAKAN PENDEKATAN CFD

FakultasTeknologi Industri Institut Teknologi Nepuluh Nopember. Oleh M. A ad Mushoddaq NRP : Dosen Pembimbing Dr. Ir.

Analisa Penerapan Bulbous Bow pada Kapal Katamaran untuk Meningkatkan Efisiensi Pemakaian Bahan Bakar

Studi Desain Model Konfigurasi Lambung pada Kapal Trimaran dengan bantuan CFD

Analisis Desain Layar 3D Menggunakan Pengujian Pada Wind Tunnel

ANALISA PENERAPAN BULBOUS BOW PADA KAPAL KATAMARAN UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI PEMAKAIAN BAHAN BAKAR

Available online at Website

Studi Eksperimental tentang Karakteristik Turbin Angin Sumbu Vertikal Jenis Darrieus-Savonius

Simulasi Numerik Karakteristik Aliran Fluida Melewati Silinder Teriris Satu Sisi (Tipe D) dengan Variasi Sudut Iris dan Sudut Serang

Bilge keel. Bilge keel. JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2013) ISSN: ( Print) G-174

Studi Eksperimental Tahanan dan Momen Melintang Kapal Trimaran Terhadap Variasi Posisi Dan Lebar Sidehull

Komparasi Bentuk Daun Kemudi terhadap Gaya Belok dengan Pendekatan CFD

JURNAL TEKNIK PERKAPALAN Jurnal Hasil Karya Ilmiah Lulusan S1 Teknik Perkapalan Universitas Diponegoro

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... LEMBAR PENGESAHAN DOSEN PENGUJI... PERSEMBAHAN... MOTTO... KATA PENGANTAR...

BAB I PENDAHULUAN. Pada dasarnya semua fenomena aerodinamis yang terjadi pada. kendaraan mobil disebabkan adanya gerakan relative dari udara

PENGARUH BENTUK PROFILE

START STUDI LITERATUR MENGIDENTIFIKASI PERMASALAHAN. PENGUMPULAN DATA : - Kecepatan Angin - Daya yang harus dipenuhi

PEMANFAATAN TEKNOLOGI DIMPLE PADA LAMBUNG KAPAL UNTUK MENGURANGI TAHANAN KAPAL

ecofirm SIMULASI MEKANISME PASSIVE PITCH DENGAN FLAPPING WING PADA TURBIN VERTIKAL AKSIS ARUS SUNGAI TIPE DARRIEUS STRAIGHT-BLADED BERBASIS CFD

STUDI NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN BODI PENGGANGGU TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN FLUIDA MELINTASI SILINDER UTAMA

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: ( Print) 1

ANALISA AERODINAMIKA AIRFOIL NACA 0021 DENGAN ANSYS FLUENT ABSTRAK

Studi Numerik Karakteristik Aliran Fluida Melintasi Airfoil NASA LS-0417 yang Dimodifikasi dengan Vortex Generator

M. MIRSAL LUBIS Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH GAYA GELOMBANG LAUT TERHADAP PEMBANGKITAN GAYA THRUST HYDROFOIL SERI NACA 0012 DAN NACA 0018

BAB III METODOLOGI PERHITUNGAN

ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN ELLIPTICAL BULB TERHADAP HAMBATAN VISKOS DAN GELOMBANG PADA KAPAL MONOHULL DENGAN PENDEKATAN CFD

POWER UNTUK MENGGERAKKAN KATAMARAN

IRVAN DARMAWAN X

Studi Gaya Drag dan Lift pada Blade Profile NACA 0018 Turbin Arus Laut Sumbu Vertikal

STUDI KOMPUTASIONAL NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN SINGLE SLOTTED FLAP DAN FIXED SLOT DENGAN SOFTWARE FLUENT


STUDI NUMERIK : MODIFIKASI BODI NOGOGENI PROTOTYPE PROJECT GUNA MEREDUKSI GAYA HAMBAT

ANALISA PENGARUH PELETAKAN OVERLAPPING PROPELLER DENGAN PENDEKATAN CFD

ANALISA PENGARUH BENTUK FOIL SECTION NOZZLE TERHADAP EFISIENSI PROPULSI PADA KAPAL TUNDA

Desain Blade Turbin Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Banyuwangi Berbasis CFD

Adanya Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin yang bisa diaplikasikan di daerah pemukiman tersebut tanpa melalui taman nasional

BAB I PENDAHULUAN. Desain yang baik dari sebuah airfoil sangatlah perlu dilakukan, dengan tujuan untuk meningkatkan unjuk kerja airfoil

Bab IV Analisis dan Pengujian

STUDI PERANCANGAN HYDROFOIL KAPAL PENUMPANG UNTUK PERAIRAN KEPULAUAN SERIBU

Studi Gaya Drag dan Lift pada Blade Profile NACA 0018 Turbin Arus Laut Sumbu Vertikal

Studi Eksperimen Pengaruh Silinder Pengganggu Di Depan Returning Blade Turbin Angin Savonius Terhadap Performa Turbin

Peningkatan Koefisien Gaya Angkat Aerofoil Kennedy-Marsden dengan Zap Flap

Analisis Sloshing 2D pada Dinding Tangki Tipe Membran Kapal LNG Akibat Gerakan Rolling di Gelombang Regular

Analisa Pengaruh Perubahan Pitch Dan Chord Terhadap Efisiensi Gorlov Turbine Dengan Menggunakan CFD

Analisis Ukuran dan Bentuk Layar Kapal Ikan Jenis Purse Seine; Studi Kasus: KM Maju

JURNAL TEKNIK PERKAPALAN Jurnal Hasil Karya Ilmiah Lulusan S1 Teknik Perkapalan Universitas Diponegoro

BAB II LANDASAN TEORI

ANALISA AERODINAMIKA AIRFOIL NACA 0012 DENGAN ANSYS FLUENT

Efek Penambahan Anti-Sloshing pada Tangki Kotak Bermuatan LNG Akibat Gerakan Rolling Kapal

oleh : Ahmad Nurdian Syah NRP Dosen Pembimbing : Vivien Suphandani Djanali, S.T., ME., Ph.D

SIMULASI NUMERIK PENGARUH MULTI-ELEMENT AIRFOIL TERHADAP LIFT DAN DRAG FORCE PADA SPOILER BELAKANG MOBIL FORMULA SAE DENGAN VARIASI ANGLE OF ATTACK

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Analisa Kombinasi Hub Cap dan Ducted Propeller Dengan Pendekatan CFD (Computational Fluid Dynamic)

PERBANDINGAN ANALISIS AERODINAMIKA PADA MOBIL SEDAN GENERIK BERBAGAI MODEL DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik EKAWIRA K NAPITUPULU NIM

UNIVERSITAS DIPONEGORO

Studi Numerik 2D dan Uji Eksperimen tentang Karakteristik Aliran dan Unjuk Kerja Helical Savonius Blade dengan Variasi Overlap Ratio 0,1 ; 0,3 dan 0,5

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Dalam perkembanggan dalam kedirgantaraan banyak. kasus yang menyebabkan pesawat terbang tidak efisien

Analisis Stabilitas dan Kekuatan Pengait Bak Angkut Kendaraan Multiguna Pedesaan

Studi dan Simulasi Getaran pada Turbin Vertikal Aksis Arus Sungai

TUGAS AKHIR. Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

BAB I PENDAHULUAN. mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja kendaraan. truk dengan penambahan pada bagian atap kabin truk berupa

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Perhitungan Wave Making Resistance pada Kapal Katamaran dengan Menggunakan CFD

PENGARUH VARIASI SUDUT MASUK TRIM TAB PADA FAST PATROL BOAT 60 METER MENGGUNAKAN PENDEKATAN CFD

SIMULASI NUMERIK ALIRAN FLUIDA PADA TINGKAT PERTAMA KOMPRESOR DALAM INSTALASI TURBIN GAS DENGAN DAYA 141,9MW MENGGUNAKAN CFD FLUENT 6.3.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

SIMULASI DAN PERHITUNGAN SPIN ROKET FOLDED FIN BERDIAMETER 200 mm

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

STUDI PERANCANGAN VOITH TURBO FIN BERULIR PADA TUGBOAT DENGAN PENDEKATAN CFD

The Analysis of Velocity Flow Effect on Drag Force by Using Computational Fluid Dynamics

BAB IV ANALISA DATA. Kecepatan arus ( m/s) 0,6 1,2 1,6 1,8. Data kecepatan arus pada musim Barat di Bulan Desember dapt dilihat dari tabel di bawah.

Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya

ANALISA AERODINAMIKA FLAP DAN SLAT PADA AIRFOIL NACA 2410 TERHADAP KOEFISIEN LIFT DAN KOEFISIEN DRAG DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: ( Print) G-139

Analisa Aliran Fluida Akibat Kerusakan 3 Blade Pada Induced Draft Fan

UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Analisis Kekuatan Konstruksi Sekat Melintang Kapal Tanker dengan Metode Elemen Hingga

STUDI NACA 0024 DAN 2624 SEBAGAI MEKANISME PENGGERAK KAPAL KECIL (BOAT) 12,2 M DENGAN MENGGUNAKAN ENERGI GELOMBANG AIR LAUT

Perancangan Konstruksi Turbin Angin di Atas Hybrid Energi Gelombang Laut

ANALISA PENGARUH POSISI SAIL DAN PENAMBAHAN TAKIK PADA TAIL KAPAL SELAM TERHADAP GAYA HAMBAT SECARA KOMPUTASIONAL

PENGARUH JARAK RUDDER DAN PROPELLER TERHADAP KEMAMPUAN THRUST MENGGUNAKAN METODE CFD (STUDI KASUS KAPAL KRISO CONTAINER SHIP)

Progress pengerjaan PROJECK SKRIPSI.doc

TUGAS AKHIR STUDI WINGLET NACA 2409 MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

ANALISIS HIDRODINAMIKA HIDROFOIL DENGANMENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)

BAB II LANDASAN TEORI

II. TINJAUAN PUSTAKA. A. Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)

BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Energi Angin

Analisa Tegangan pada Pipa yang Memiliki Korosi Sumuran Berbentuk Limas dengan Variasi Kedalaman Korosi

Perbandingan Variasi Bidang Trim tab Pada Kapal Pilot Boat 15,85 meter dengan mengunakan Pendekatan CFD

Analisa Peletakan Multi Horisontal Turbin Secara Bertingkat

UNIVERSITAS DIPONEGORO ANALISA KARAKTERISTIK HYDRODINAMIK PADA HYDROFOIL NACA 0015 DENGAN MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD) TUGAS AKHIR

Analisa Bentuk Profile dan Jumlah Blade Vertical Axis Wind Turbine terhadap Putaran Rotor untuk Menghasilkan Energi Listrik

BAB I PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

ANALISA PENGARUH PEMASANGAN CADIK PADA KAPAL NELAYAN 3 GT DITINJAU DARI POWER ENGINE

Transkripsi:

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) G-402 Analisa Sudut Serang Hidrofoil Terhadap Gaya Angkat Kapal Trimaran Hidrofoil Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamics (Cfd) Aji Suryadi, Irfan Syarif Arief, dan Amiadji Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : irfansya@its.ac.id Abstrak Indonesia merupakan negara maritim, namun sebagian besar masyarakat Indonesia masih menggantungkan hidupnya pada sektor agraris. Sektor maritim perlu dikembangkan dan kendaraan laut sangat dibutuhkan sebagai fasilitas untuk mengembangkan sektor maritim. Pengembangan efisiensi kerja kapal bisa dilakukan dengan penambahan komponen hidrofoil yang dipasang pada lambung kapal Trimaran. Prinsip kerja dari hidrofoil yang terpasang pada lambung kapal Trimaran adalah hidrofoil yang memiliki sudut serang akan bergesekan dengan aliran sehingga menghasilkan gaya hambat kapal searah sumbu-x dan gaya angkat kapal searah sumbu-y. Pada penulisan tugas akhir ini penulis menganalisa mengenai pengaruh sudut serang hidrofoil terhadap gaya angkat kapal Trimaran Hidrofoil. Sudut serang divariasikan sebesar 10 0, 20 0 dan 30 0 dengan Analisa menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitian menghasilkan kesimpulan bahwa sudut serang terbaik berbeda-beda pada tiap kecepatan. Kecepatan 20 knot memiliki sudut serang hidrofoil terbaik sebesar 30 derajat. Kecepatan 30 knot memiliki sudut serang hidrofoil terbaik sebesar 20 derajat. Kecepatan 40 knot kapal sudah mencapai kondisi stall dimana kapal hidrofoil sudah kehilangan gaya angkat. Kata Kunci Sudut Serang, Hidrofoil, Trimaran, Gaya Angkat, CFD I. PENDAHULUAN NDONESIA merupakan negara kepulauan yang memiliki Ipotensi besar di bidang maritim. Seiring pertumbuhan industri perkapalan semakin banyak pula teknologi yang digunakan agar kapal yang dibuat memiliki tingkat kenyamanan tinggi dan dapat memenuhi kebutuhan akan efisiensi waktu. Desain kapal dibuat sebaik mungkin agar kapal memiliki stabilitas dan tahanan kapal terbaik. Semakin besar tahanan kapal menyebabkan kapal sulit mencapai kecepatan maksimum sehingga menyebabkan waktu perjalanan kapal semakin lama serta berkurangnya kenyamanan di kapal. Penambahan hidrofoil pada lambung kapal sebagai upaya pengurangan tahanan kapal menjadi fokus utama dalam penelitian ini. Penelitian pertama memberikan informasi mengenai pola aliran maupun gaya yang terjadi pada penambahan maupun modifikasi foil. Analisa desain untuk kecepatan dan berat yang tetap, desain maksimal didapatkan dengan kombinasi kecepatan-berat dengan perbandingan L/D yang maksimum dan bebas kavitasi[1]. Penelitian kedua mengenai analisa posisi sudut serang dari hidrofoil yang paling baik untuk kestabilan hidrofoil. Metode analisa menggunakan software hydromax pro dengan metode pendekatan free surface area dengan CFD. Namun konfigurasi ini tidak dapat menstabilkan-sendiri. Kegagalan membuat penyesuaian yang benar akan membuat lambung kapal berbenturan dengan permukaan laut yang akan mempengaruhi kestabilan kapal[2]. Penelitian ketiga meneliti pengaruh gaya gelombang dan arus laut terhadap pembangkitan gaya angkat. Salah satunya adalah penggunaan foil NACA untuk meningkatkan gaya angkat kapal. Gaya angkat kapal sebagai konsep utama dirancang sedemikian rupa sehingga foil yang digunakan dapat berfungsi maksimal sesuai kebutuhan displacement. Kapal yang seperti ini disebut dengan kapal hidrofoil[3]. Penelitian ini mengenai modifikasi kapal trimaran dengan penambahan hidrofoil agar memiliki tahanan relatif kecil. Penelitian ini memfokuskan pada pengaruh perubahan sudut serang hidrofoil terhadap gaya angkat kapal pada kecepatan dinas kapal. Keuntungan dari optimasi ini dapat diketahui sudut serang hidrofoil yang paling tepat untuk efisiensi kecepatan dan daya kapal. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Kapal Trimaran Kapal Trimaran merupakan kapal yang mempunyai 3 lambung, yaitu satu main hull dan dua side hull atau disebut juga outriggers sehingga mempunyai nilai stabilitas yang tinggi. Kelebihan kapal lambung Trimaran adalah Memiliki geladak yang lebih lebar dan luas. Peningkatan kecepatan akan tercapai dengan daya mesin yang rendah dan bahan bakar ekonomis, dan Kenyamanan dan kestabilan yang dihasilkan lebih baik Trimaran dengan geladak yang lebih besar adalah salah satu konsep rancangan yang berhasil dalam mengatasi gerakan oleng yang merupakan kelemahan umum kapal konvensional[6].

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) G-403 B. Hidrofoil NACA NACA merupakan salah satu referensi untuk pemilihan foil yang populer saat ini. Pengujian yang dilakukan NACA lebih sistematik dengan membagi pengaruh efek kelengkungan dan distribusi ketebalan serta pengujiannya dilakukan pada berbagai nilai bilangan Reynold. Foil NACA mempunyai parameter-parameter dalam bentuknya. Gambar dibawah menunjukkan komponen parameter geometri airfoil NACA. yang dilambangkan dengan max CL. Max CL merupakan aspek paling penting dari performa foil. Gambar 2. Proses Terbentuknya Gaya Angkat Sudut serang (α) juga merupakan sudut antara gaya lift (L) dan gaya normal (N) dan gaya drag (D) dan gaya aksial (A). Gambar 1. Komponen Parameter Geometri Foil NACA Dimana: C : panjang chord F : maksimum chamber f/c : rasio chamber Xf : posisi maksimum chamber D : ketebalan maksimum airfoil d/c : thickness-chord ratio x d : posisi ketebalan maksimum rn : nose radius Selain seri empat digit dan lima digit NACA masih memiliki klasifikasi seri yang lain, yaitu NACA Seri-1 (Seri 16), NACA Seri 6, NACA Seri 7, NACA Seri 8, dan NACA Seri 16[4]. C. Konsep Gaya Angkat dan Gaya Hambat Gaya angkat pada foil bergantung pada koefisien gaya angkat yang dihasilkan oleh foil. Koefisien gaya angkat, Coefficient Lift (CL) dipengaruhi oleh desain bentuk chamber dari foil. Coefficient Lift yang dihasilkan oleh suatu foil bervariasi secara linear dengan sudut serang (α) tertentu. Kemiringan garis ditandai dengan a0 yang disebut lift slope. Pada bagian ini aliran udara bergerak dengan mulus dan masih menempel pada hampir seluruh permukaan airfoil. Semakin bertambah besar α, aliran udara cenderung untuk separasi dari permukaan atas airfoil, membentuk ulakan besar dead air di belakang airfoil. Pada aliran separasi ini, aliran udara berputar dan sebagian aliran bergerak ke arah yang berlawanan dengan aliran freestream disebut juga reversed flow. Aliran yang berpisah merupakan efek dari viskositas. Konsekuensi dari perpisahan aliran pada α tinggi adalah pengurangan gaya angkat dan bertambah besarnya gaya hambat akibat pressure drag, kondisi ini disebut kondisi stall. Nilai maksimum dari CL berada tepat sebelum kondisi stall Gambar 3. Resultan Gaya Aerodinamik pada Hidrofoil Resultan dari tegangan geser dan distribusi tekanan dapat diperoleh dengan mengintegrasikan pengaruh-pengaruh dari kedua besaran ini pada permukaan benda. Komponen x dan y dari gaya fluida pada elemen luas kecil sebesar da adalah df x = (pda) cos Ѳ+ (τ w da) sin Ѳ (2.1) dan df y = -(pda) sin Ѳ + (τ w da) cos Ѳ (2.2) F x : Gaya Horizontal (N) F y : Gaya Vertikal (N) p : Tekanan (Pa) A : Luas Acuan (m 2 ) Ѳ : Sudut Benda dengan bidang τ w : Tegangan geser dinding (Pa) Jadi, komponen x dan y netto dari gaya pada benda adalah Gambar 4. Distribusi Tekanan Hidrofoil Gambar 5. Gaya Viskos Hidrofoil

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) G-404 Gambar 6. Gaya Resultan Lift dan Drag Gambar 7. Gaya Tekanan dan Gaya Geser pada Elemen Kecil dari Permukaan Benda D = ʃ dfx = ʃ pcos Ѳ da + ʃ τw sin Ѳ da dan L = ʃ dfy = -ʃ p sin Ѳ da + ʃ τw cos Ѳ da D : Gaya hambat L : Gaya Angkat Fx : Gaya Horizontal (N) Fy : Gaya vertikal (N) p : Tekanan (Pa) Ѳ : Sudut benda dengan Bidang A : Luas acuan (m 2 ) τ w : Tegangan geser (Pa) Tegangan geser maupun tekanan sama-sama memiliki pengaruh terhadap lift dan drag, karena untuk sembarang benda dengan sudut, θ tidak nol ataupun 90 pada benda. Koefisien lift, CL dan koefisien drag, CD, didefinisikan sebagai : C L = dan C D = dimana : CD = koefisien gaya hambat (drag) CL = koefisien gaya angkat (lift) p = densitas fluida (kg/m 3 ) A = luasan acuan (m 2 ) c = panjang chord (m) V = kecepatan fluida relatif terhadap obyek (m/s) Dua definisi yang sering digunakan adalah frontal area (luasan yang tampak jika kita memandang benda dari arah datang aliran) dan planform area(luasan benda yang tampak dari atas). Gambar 8. Definisi Luas Planform dan Luas Frontal C D = C D (α, Re) C L = C L (α, Re) Dimana α : Sudut serang Re : bilangan Reynolds Analisa dimensional koefisien tahanan dan koefisien gaya angkat untuk suatu bentuk benda dalam aliran incompressible steady adalah fungsi dari parameter tak berdimensi[4]. D. Metode Computational Fluid Dynamics (CFD) Metode CFD merupakan metode penyelesaian dengan pemodelan gambar yang berhubungan dengan aliran fluida. CFD digunakan untuk mensimulasikan interaksi fluida-fluida dengan permukaan benda (boundary condition), memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, perubahan fase, reaksi kimia dan tegangan pada permukaan benda padat[6]. Pada proses simulasi terdapat tiga tahap yang harus dilakukan, yaitu : pre-processing, solving dan post processing. Pre-processing merupakan proses memasukkan data, Solving merupakan proses menghitung dari data masukan yang telah diberikan dengan metode numeric solver, Post processing merupakan tahap simulasi untuk menginterpretasikan kondisi kondisi yang telah dibuat[5]. III. METODOLOGI PENELITIAN Penyelesaian masalah pada penelitian ini maka digunakan metode Computational Fluid Dynamics. Proses pengerjaan penelitian dibagi dalam 3 tahapan utama yaitu Persiapan (Identifikasi masalah, Studi Literatur, Pengumpulan data, Penentuan variabel uji), Analisa (Pembuatan model kapal Trimaran di software, Pembuatan model Hidrofoil, Pengujian dan modifikasi model, Analisa data), dan Kesimpulan. Tahap pertama berupa persiapan data-data dan dokumen yang dibutuhkan untuk penelitian. Identifikasi rumusan masalah mencakup keadaan laut yang nantinya akan digunakan untuk menentukan jenis aliran yang berpengaruh terhadap efisiensi kerja.studi literatur dilakukan dengan mengumpulkan bahan referensi untuk dipelajari sebagai bahan pendukung kegiatan penelitian. Pengumpulan data mengenai kondisi laut yang berkaitan dengan pelayaran yang akan dilakukan kapal Trimaran Hidrofoil. Tahap kedua berupa proses pembuatan bahan penelitian dan proses pencarian solusi untuk menyelesaikan penelitian. Penentuan parameter uji dalam Computational Fluid Dynamics meliputi Variabel kontrol (Sudut serang Hidrofoil dan Kecepatan kapal), Variabel bebas (Tipe aliran air laut), dan Variabel tetap (Besar gaya angkat kapal) Pembuatan model kapal Trimaran dilakukan dengan memakai data kapal Trimaran yang telah ada. Ukuran kapal yang dipakai pada penelitian ini menggunakan kapal Marine Solar Boat Team ITS. Pembuatan model standar hidrofoil NACA 23021 yang memiliki kualitas terbaik pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Tahap ketiga berupa analisa data dan penentuan besar sudut serang hidrofoil terbaik pada setiap model kapal Trimaran

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) G-405 Hidrofoil. Sudut serang hidrofoil terbaik ditentukan berdasarkan model yang mempunyai perbandingan gaya angkat terhadap tahanan kapal Trimaran Hidrofoil. IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN A. Penggambaran model Trimaran Hydrofoil Pada tahap ini kapal yang dibuat menggunakan kapal Marine Solar Boat Team ITS. Dibawah ini merupakan gambar body plan dan half breadth plan kapal trimaran yang akan digunakan pada analisa ini. Spesifikasi Ukuran Kapal Lpp : 5,50 m B : 2,75 m T : 0,2 m H : 1,0 m : 0,1641 ton Gambar 9. Body Plan Trimaran Lb 45735,9441 102905,874 2 182943,776 4 Dengan toleransi yang telah dimasukkan maka dapat disimpulkan foil yang digunakan untuk hidrofoil pada kapal trimaran ini memiliki lebar foil belakang sebesar 1,8 m dan foil depan 1,2 m serta jarak antar foil sebesar 3,9 m. Gambar 12. Desain Kapal Trimaran Meshing Sebelum melakukan meshing, terlebih dahulu dilakukan proses pembuatan domain. Ukuran domain memiliki standar ukuran boundary agar hasil analisa bisa sesuai dengan keadaan lingkungan sebenarnya. Gambar 10. Sudut Serang Hidrofoil Pada tahap ini, setiap koordinat foil NACA digambarkan sesuai dengan jenis NACA yang telah ditentukan. Langkah pertama adalah membuat titik titik koordinat dimensi hidrofoil NACA 23021 Gambar 13. Standar Ukuran Boundary Domain Parameter meshing pertama adalah initial mesh, dimana pada parameter pertama ini didefinisikan ukuran pembagian geometri seluruh domain. Parameter kedua mendefinisikan mengenai bagian-bagian yang harus mendapatkan perbaikan lebih dari yang lain, biasanya terdapat pada bagian ujung domain.parameter ketiga mengenai perbaikan dari parameter pertama dan kedua dimana bagian meshing akan menjadi lebih halus dan menyentuh setiap bagian geometri domain. Parameter keempat merupakan parameter optimasi agar bagian meshing mengikuti bentuk domain. Gambar 11. Konfigurasi Koordinat Foil Ukuran strut yang digunakan pada penelitian ini sebesar 60% dari ukuran asli. Ketinggian strut didesain agar aliran gelombang fluida dapat mengalir dengan baik sebesar 0,4 m. Ukuran foil didesain sesuai ukuran kapal sebesar 60% dari ukuran asli. Perhitungan gaya angkat dilakukan pada 3 kondisi kecepatan 20 knot, 30 knot, dan 40 knot. Perhitungan dengan menggunakan excel menghasilkan data sebagai berikut : Kecepatan 20 knot 30 knot 40 knot 149414,934 265626,550 Lf 66406,6377 8 8 Gambar 14. Hasil Meshing Parameter kelima mengenai kondisi meshing pada bagian permukaan benda. Pada parameter meshing kelima ini memerlukan ukuran dan kecepatan kapal sehingga dihasilkan angka Reynolds dan angka Froude yang dipengaruhi ukuran dan kecepatan kapal

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) G-406 B. Pengaturan dan Simulasi Model Proses selanjutnya setelah dilakukan meshing dan definisi geometri adalah proses pengaturan parameter simulasi aliran. Kondisi aliran terbagi menjadi 2 jenis yaitu aliran steady dan aliran unsteady. Definisi fluida dibagi menjadi 2 bagian yaitu bagian fluida air laut dan fluida udara. Pada analisa ini bagian fluida dipisahkan oleh internal surface yang dibuat pada proses penggambaran geometri kapal trimaran hidrofoil. Parameter ukuran dan kecepatan kapal diperlukan untuk mendapatkan nilai Angka Reynolds dan Angka Froude. Batas domain perlu didefinisikan untuk membedakan jenis batasan. Kondisi batas bisa berupa fungsi dinding yang memiliki definisi nilai gesek atau batas tanpa slip/gesekan. Jenis dinding yang digunakan pada semua bagian geometri kapal. Definisi bagian-bagian domain yang merupakan bagian dari badan kapal dikelompokkan menjadi satu komponen. Titik apung kapal dan jenis gerakan kapal didefinisikan sesuai perhitungan dan kebutuhan analisa. C. Hasil Simulasi Model Model yang disimulasikan akan menghasilkan data berupa nilai distribusi tekanan pada lambung kapal, gaya angkat kapal, tahanan kapal, dan momen kapal. Gambar 15. Ketinggian Gelombang Gambar 16. Luas Permukaan Basah Gambar 17. Distribusi Tekanan Hasil simulasi yang dilakukan dengan 3 variasi sudut dan 3 variasi kecepatan menghasilkan data antara lain Distribusi Tekanan dan Gaya angkat. Data-data yang ada didalam tabel 4 kemudian diplotkan kedalam grafik untuk mengetahui karakteristik dari setiap model yang telah dianalisa. Gambar 18. Grafik Cartesian Tekanan Setelah didapatkan grafik cartesian tekanan dari semua model maka dilanjutkan dengan perhitungan gaya angkat pada hidrofoil depan dan hidrofoil belakang. Persamaan yang digunakan adalah persamaan Bernoulli P 1 -P 2 = (F 1 -F 2 ) A Dimana : P1 : Tekanan dibawah Foil (Pa) P2 : Tekanan diatas Foil (Pa) F1 : Gaya angkat dibawah Foil (Newton) F2 : Gaya angkat diatas Foil (Newton) A : Luas Permukaan Foil (m 2 ) Tabel 1. Distribusi Tekanan Terhadap Gaya angkat Foil Depan No Sudut Kecepatan Tekanan Foil Depan (Pa) Luas Permukaan Gaya Angkat (knot) Bawah Atas Foil (m 2 ) (Newton) 1 20 35000,00 0,00 4,08 142800,00 2 10 30 75000,00 10000,00 4,08 265200,00 3 40 140000,00 50000,00 4,08 367200,00 4 20 5000,00 30000,00 4,08 142800,00 5 20 30 10000,00 75000,00 4,08 346800,00 6 40 40000,00 100000,00 4,08 571200,00 7 20 25000,00 60000,00 4,08 142800,00 30 8 30 40000,00 110000,00 4,08 285600,00 Tabel 2. Distribusi Tekanan terhadap Gaya Angkat Foil Belakang No Sudut Kecepatan Tekanan Foil Belakang Luas Permukaan Gaya Angkat (knot) Bawah Atas Foil (m 2 ) (Newton) 1 20 50000,00 10000,00 2,81 112400,00 2 10 30 100000,00 40000,00 2,81 168600,00 3 40 160000,00 100000,00 2,81 168600,00 4 20 15000,00 15000,00 2,81 84300,00 5 20 30 20000,00 60000,00 2,81 224800,00 6 40 25000,00 150000,00 2,81 491750,00 7 20 7500,00 35000,00 2,81 77275,00 30 8 30 15000,00 75000,00 2,81 168600,00 D. Pembahasan Hasil simulasi yang dilakukan dengan 3 variasi sudut dan 3 variasi kecepatan menghasilkan data nilai hasil running analisa geometri kapal. Data-data yang dihasilkan antara lain Gaya angkat, Tahanan Kapal dan Momen. Data-data yang ada

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) G-407 didalam tabel 4 kemudian diplotkan kedalam grafik untuk mengetahui karakteristik dari setiap model yang telah dianalisa. Berikut akan dibahas setiap karakteristik model pada tabel di atas 1) Perbandingan Kecepatan >< Gaya angkat Grafik dibawah menunjukkan semakin besar kecepatan kapal maka gaya angkat pun akan semakin besar. Selain itu perubahan sudut serang dari hidrofoil menyebabkan gaya angkat juga semakin besar pada kecepatan yang sama. Gaya Angkat (Newton) 1.E+05 9.E+04 7.E+04 5.E+04 3.E+04 1.E+04 0 20 40 60 Kecepatan (knot) 30 derajat 10 derajat 20 derajat Gambar 19 Grafik Perbandingan Kecepatan Kapal terhadap Gaya Angkat Kapal 2) Perbandingan Kecepatan >< Tahanan Grafik dibawah menunjukkan semakin besar kecepatan kapal maka tahanan kapal pun akan semakin besar. Selain itu perubahan sudut serang dari hidrofoil menyebabkan tahanan kapal juga semakin besar pada kecepatan yang sama. Tahanan (Newton) 4,00E+04 3,50E+04 3,00E+04 2,50E+04 2,00E+04 1,50E+04 1,00E+04 5,00E+03 0,00E+00 0 10 20 30 40 50 Kecepatan (Knot) 30 derajat 10 derajat 20 derajat 1. Sudut serang terbaik pada kecepatan 20 knot sebesar 30 derajat. Gaya angkat yang dihasilkan sebesar 39,546 kn. 2. Sudut serang terbaik pada kecepatan 30 knot sebesar 20 derajat. Gaya angkat yang dihasilkan sebesar 53,119 kn. 3. Sudut serang terbaik pada kecepatan 40 knot sebesar 10 derajat. Gaya angkat yang dihasilkan sebesar 57,501 kn. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis A.S mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia yang telah memberikan dukungan finansial melalui Beasiswa Bidik Misi tahun 2012-2016 serta kepada bapak Irfan Syarif Arief, S.T.,M.T dan bapak Ir. Amiadji, M.Sc selaku pembimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. DAFTAR PUSTAKA [1] Purwanto D, Hantoro R, Utama I. 2010. Kajian Perbaikan Performansi Pada Hydrofoil Kapal Cepat Dengan Penambahan Sirip Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamic (CFD). Surabaya (ID): ITS Library. [2] Praseno E. 2010. Analisis Pengaruh Sudut Foil Samping Terhadap Kaki Hidrofoil untuk Stabilitas Kapal dengan Pendekatan Free Surface Area CFD. Surabaya (ID): ITS Library. [3] Wonggiawan F, Budiarto U, Rindo G. 2015. Studi Perancangan Hydrofoil Kapal Penumpang Untuk Perairan Kepulauan Seribu. Surabaya (ID): ITS Library. [4] Kuncoro DN. 2012. Simulasi Perhitungan Torsi, Daya, dan Efisiensi Turbin Darrieus Pada hydrofoil NACA 0012 Dari Karakteristik C L dan C D Hasil Simulasi Fluent. Semarang (ID): UNDIP. [5] Anonim. 2012. Computational Fluid Dynamics. cfd.online.com. [diakses pada 29 Mei 2016]. [6] Samuel, Sisworo SJ, Bangun MA. 2013. Studi Konfigurasi Lambung Kapal Trimaran dengan Bantuan Computational Fluid Dynamic (CFD). Semarang (ID): UNDIP. Gambar 20 Grafik Perbandingan Kecepatan Kapal terhadap Tahan Kapal V. KESIMPULAN Dari hasil simulasi dan analisa data pada kapal trimaran hidrofoil dengan kondisi seperti yang dijelaskan pada bagian sebelumnya, maka penulis menarik beberapa kesimpulan yaitu