DAFTAR ISI. Kata Pengantar Sambutan Dekan Fakultas Teknik Ucapan Terima Kasih Daftar Isi Susunan Panitia Susunan Acara

DAFTAR ISI

Kata Pengantar Sambutan Dekan Fakultas Teknik Ucapan Terima Kasih Daftar Isi Susunan Panitia Susunan Acara 1. 2.

Technopreneur and Social-Entrepreneurship: b Artono Koestoer Supply Chain Management: Tantangan dan Strategi, Nyoman Pujawan

ii iii iv v x xi , Raldi

Bidang Teknik Mesin 1. Metode Pemilihan Pompa Sebagai Turbin Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, Anak Agung Adhi Suryawan, Made Suarda, I Nengah Suweden 2. Pengaruh Fraksi Volume Serat terhadap Kekuatan Tekan Komposit Fiberglass, AAIA Sri Komaladewi, I Made Astika, I G K Dwijana 3. Pengaruh Variasi Diameter dan Sudut Kemiringan Pipa Inlet Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Sehat Abdi Saragih 4. Analisa Kerusakan pada Rotating Element Pompa Injeksi Air David Brown DB34-D DI PT CPI Minas, Abrar Ridwan, Ridwan Chandra 5. Pengaruh Temperatur Pembakaran pada Komposit Lempung/Silika RHA terhadap Sifat Mekanik (Aplikasi pada Bata Merah), Ade Indra, Nurzal, Hendri Nofrianto 6. Rancang Bangun Mesin Pemisah Dan Pencacah Sampah Organik (Daun-daunan) dan Anorganik (Plastik, Kresek) untuk Menghasilkan Serpihan Sampah Organik Lebih Kecil sebagai Bahan Kompos, I Gede Putu Agus Suryawan, Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati, I Gst. A. K. Diafari D. Hartawan 7. Peningkatan Nilai Kalor Biobriket Campuran Sekam Padi dan Dominansi Kulit Kacang Mete dengan Metode Pirolisa, Arijanto 8. Perilaku Stress Tanki Toroidal Penampang Oval dengan Beban Internal Pressure, 9.

10. 11.

12. 13. 14.

15.

1 7

1 7 14 21 34

42 49

60 Kekerasan Baja AISI 4118 setelah Proses Pack Karburising dengan Media Karburasi Arang Tulang Bebek dan Arang Pelepah Kelapa, Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Krisnha Muku, AAIA Sri Komala Dewi 67 Quantum States At Juergen Model for Nuclear Reactor Control Rod Blade Based On Thx Duo2 Nano-Material, Moh. Hardiyanto 73 Pengerasan Induksi pada Material AISI 4340 sebagai Material Bahan Baku Industri HANKAM Nasional, Muhammad Dzulfikar, Rifky Ismail, Dian Indra Prasetyo, dan Jamari 83 Studi Pengaruh Kemiringan Kolektor Surya Tipe Satu Laluan Udara Panas Terhadap Proses Pengeringan Kerupuk Ubi, Eddy Elfiano, Muhd. Noor Izani 90 Pemanfaatan Limbah Tempurung Kelapa Sawit (Elacis Guinesis) sebagai Energi Biomassa yang Terbarukan, Eko Yohanes, Sibut 96 Pengaruh Variasi Volume Serat Resam terhadap Kekuatan Tarik dan Impact Komposit pada Matriks Polyester sebagai Bahan Pembuatan Dashboard Mobil, Herwandi, Sugianto, Somawardi, Muhammad Subhan 102 Pemanfaatan Arang Kayu Bakar sebagai Media Karburasi pada Proses Pack Karburising, I Dewa Made Krisnha Muku, AAIA Sri Komala Dewi 109

16. Pengaruh Pemanasan Bahan Bakar dengan Media Radiator pada Mesin Bensin Bertipe Injeksi Terhadap Unjuk Kerja Mesin, I Gusti Ngurah Putu Tenaya, I Gusti Ketut Sukadana, dan I Gusti Ngurah Bagus Surya Pratama 17. Strain-Hardening Baja Karbon AISI 1065 Akibat Beban Gelinding-Gesek, I Made Astika, Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Made Widiyarta, I Gusti Komang Dwijana dan I Ketut Adhi Sukma Gusmana 18. Pengaruh Temperatur Tuang Paduan Perunggu Terhadap Sifat Kekerasannya Pada Proses Pembuatan Genta Dengan Metoda Pasir Cetak (Sand Casting), I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara 19. Ketahanan Aus Baja Carbon AISI 1065 dengan Pengerasan Permukaan Kontak (Quench-Hardening) terhadap Beban Gelinding-Luncur, I Made Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindia, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Ketut Windu Segara 20. Pengembangan Kurva P-h dalam Pemodelan Elemen Hingga Vickers Indentasi untuk Memprediksi Kekerasan Vickers (HV), I Nyoman Budiarsa 21. Studi Profil Temperatur Reaktor Fluidized Bed Pada Gasifikasi Sewage Sludge, I Nyoman Suprapta Winaya, I Nyoman Adi Subagia, Rukmi Sari Hartati 22. Pengaruh Pemasangan Ring Berpenampang Segiempat dengan Posisi Miring pada Permukaan Silinder terhadap Koefisien Drag, Si Putu Gede Gunawan Tista, Ketut Astawa, Ainul Ghurri 23. Pengaruh Perlakuan Diammonium Phosphate (DAP) Terhadap Ketahanan Api Komposit Plastik Daur Ulang-Serat Alam, I Putu Lokantara, NPG Suardana 24. Analisa Pengaruh Viskositas Pelumas terhadap Permukaan Penampang Material pada Proses Ekstrusi Pengerjaan Dingin, Jhonni Rahman 25. Simulasi Numerik Aero-Akustik Aliran Udara Yang Melalui Silinder Pada Bilangan Reynolds 90000 Menggunakan Model Turbulensi Les Dan Model Akustik FWH, M. Luthfi, Sugianto 26. Pengaruh Konsentrasi Kalium Hidroksida (KOH) pada Elektrolit terhadap Performa Alkaline Fuel Cell, Made Sucipta, I Made Suardamana, I Ketut Gede Sugita, Made Suarda 27. Makrostruktur dan Permukaan Patah dalam Uji Tarik terhadap Perlakuan Panas pada Baja Karbon Rendah, Nofriady H. dan Ismet Eka P. 28. Model Penentuan Koefisien Serap (Absorbsi) dan Kekuatan Tarik Material Komposit Epoxy dengan Pengisi Serat Rockwool sebagai Knalpot Rendah Bising Secara Eksperimen, Nurdiana, Zulkifli , Mutya Vonnisa 29. Pengaruh Waktu Tahan dan Laju Pemanasan terhadap Besar Butir Austenit dan Kekerasan pada Proses Heat Treatment Baja HSLA, Richard A.M. Napitupulu, Otto H. S, Charles Manurung, Humisar Sibarani 30. Analisa Kualitas Permukaan Baja AISI 4340 terhadap Variasi Arus pada Electrical Discharge Machining (EDM), Sobron Lubis, Sofyan Djamil, Ivan Dion 31. Rancangan Launcher Roket Air, Suherlan, Dzulfi S Prihartanto, Gede Eka Lesmana, Yohannes Dewanto 32. Analisa Kerja Roket Air Satu Tingkat, Ahmad Hidayat Furqon, Mochammad Ilham Attharik, Pirnardi, dan I Gede Eka Lesmana 33. Analisis Penggunaan Differensial Proteksi pada Motor-Motor Listrik, PLTU Buatan China, Suryo Busono 34. Efektivitas Alat Penukar Kalor Double Pipe Bersirip Helical sebagai Pemanas Air dengan Memanfaatkan Gas Buang Mesin Diesel, Zainuddin, Jufrizal, Eswanto

115

124

133

141 149 158

166 173 180

186

195 203

208

218 224 234 240 247 255

35. Analisa Performansi Destilasi Air Laut Tenaga Surya Menggunakan Penyerap Radiasi Surya Tipe Bergelombang yang Berbahan Dasar Campuran Semen dengan Pasir, Ketut Astawa, Made Sucipta, I Gusti Ngurah Suryana 36. Pemodelan Fungsi Terpadu yang Diterapkan pada Multi-Gripper Fingers dengan Metode Vacuum-Suction, W. Widhiada 37. Proses Perancangan Ulang pada Alat Penghemat Bahan Bakar Kendaraan Roda Dua Berkapasitas 115cc Menggunakan Metode DFM, Aschandar Ad Hariadi, Bimo Pratama, Gede Eka Lesmana, Yohannes Dewanto 38. Karakteristik Kekerasan Permukaan Baja Karbon Rendah Dengan Perlakuan Boronisasi Padat, Erwin Siahaan 39. Analisis Kekasaran Permukaan pada Proses Pembubutan Baja AISI 4340 Menggunakan Mata Pahat Ceramic dan Carbide, Rosehan, Sobron Lubis, Adiyan Wiradhika 40. Perancangan Turbin Air Helik (Helical Turbine) untuk Sistem PLTMH Guna Memanfaatkan Energi Aliran Irigasi Way Tebu di Desa Banjar Agung Udik Kabupaten Tanggamus, Jorfri B. Sinaga 41. Analisa Performansi Tungku Pembakaran Biomassa dari Limbah Kelapa Sawit, Barlin, Heriansyah 42. Pengaruh Variable Kecepatan Angin terhadap Turbin Angin Horizontal Aksial dengan Profil Airfoil Blade Sesuai Standar NACA 2418, Abraham Markus Martinus, Abrar Riza, Steven Darmawan 43. Program Perancangan Karakteristik Daya Turbin Angin Tipe Horizontal dengan Variasi Sudut Serang, Darwin Andreas, Abrar Riza, I Made Kartika D. 44. Optimasi Bentuk Rangka dengan Menggunakan Prestress pada Prototipe Kendaraan Listrik, Didi Widya Utama, William Denny Chandra, R. Danardono A.S. 45. Desain Reaktor Co-Gasifikasi Fluidized Bed untuk Bahan Bakar Limbah Sampah, Biomasa dan Batubara, I N. Suprapta Winaya, Rukmi Sari Hartati, I Putu Lokantara, I GAN Subawa 46. Pembuatan Model Aliran Arus Laut Penggerak Turbin, I Gusti Bagus Wijaya Kusuma Bidang Teknik Industri 1. Faktor-Faktor yang Berpengaruh Terhadap Keberhasilan Usaha Industri Kecil Sukses, Aam Amaningsih Jumhur 2. Pengembangan Structural Equation Modeling untuk Pengukuran Kualitas, Kepuasan, dan Loyalitas Layanan Travel X, Ardriansyah Taufik Krisyandra 3. Kajian Tarif Angkutan Umum Terkait dengan Kebijakan Pemerintah dalam Penetapan Harga Bahan Bakar Minyak Secara Nasional, (Studi Kasus: Angkutan Kota di Kota Bandung), Aviasti, Asep Nana Rukmana, Djamaludin 4. Peluang Efisiensi Energi Listrik Gedung Hotel X, Badaruddin 5. Analisis Jenis dan Jumlah Kendaraan Terhadap Tingkat Kebisingan di Kawasan Perkantoran di Kota Denpasar, Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati 6. Peningkatan Produktivitas pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana Melalui Perancangan Sistem Pengukuran Kinerja yang Terintegrasi, I Made Dwi Budiana Penindra 7. Analisa Perilaku Guling Kendaraan Truk Angkutan Barang (Studi Kasus pada Jalur Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, Kadek Oktapianus Prapta

263 271

280 297

309

315 324

332 340

346

354 363

371 379

388 397 403

409

417

8. 9. 10.

11. 12. 13.

14. 15. 16.

17. 18.

19.

20. 21. 22.

23.

24.

25.

26.

Pengukuran Kelayakan Beban Kerja pada Proses Palletizing di PT. XYZ dengan Metode Perhitungan NIOSH, Felicia Wibowo, Helena J. Kristina Peningkatan Kualitas Daya Listrik dan Penghematan Energi di Industri Tekstil Menggunakan Filter Harmonisa, Hamzah Hilal Analisa Kinerja Traksi Kendaraan Truk Muatan Berlebih (Studi Kasus: Pada Jalur Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, I Kadek Agus Dwi Adnyana Analisa Kegagalan Produk Pengecoran Aluminium (Studi Kasus di CV. Nasa Jaya Logam), Is Prima Nanda Pemanfaatkan Energi Matahari untuk Tata Udara Ruangan dengan Dinding Lilin, Isman Harianda Usulan Penentuan Jumlah Tenaga Kerja dengan Penambahan Kebutuhan Lini Konveyor dengan Analisa Transfer Line pada PT. Astra Komponen Indonesia, Lina Gozali, Andres, Andrian Hartanto Perencanaan Persediaan Bahan-Bahan Baku PFG 120 pada PT XYZ, Mellisa Handryani Christine, Laurence Penilaian Kinerja Suatu Perusahaan dengan Kriteria Malcolm Baldrige, Syahida Nurul Haq, Aam Amaningsih Jumhur Potensi Risiko Kelelahan Pengemudi Travel Jakarta-Bandung Berdasarkan Lamanya Waktu Kerja dan Usulan Penanggulangannya, Rida Zuraida, Nike Septivani Peningkatan Kualitas Produksi Karung Plastik Bermerk pada PT. XYZ Menggunakan Metode DMAIC, Samuel Cahya Saputra, Yuliana Pengembangan Model Pengukuran dan Pengevaluasian Jam Tangan Pria dan Kemasannya dengan Mempertimbangkan Faktor Emosi Konsumen Berdasarkan Konsep Kansei Engineering, Tommy Hilman, Bagus Arthaya dan Johanna Renny Octavia Hariandja Rancang Bangun Alat Proses Penggorengan Kemplang (Kerupuk) dengan Bahan Bakar Gas Elpiji untuk Industri Rumahan di Pedesaan Pulau Bangka, Zulfan Yus Andi, Dhanni Tri Andini Setyaning, Wenny Azela, Isfarina, Rismandika Logistik Bencana Berbasis SCM Komersial: Pembelajaran dari Erupsi Gunung Merapi 2010, Adrianus Ardya Patriatama dan Agustinus Gatot Bintoro Usulan Peningkatkan Kualitas Produksi PIN Di PT. X, Lithrone Laricha Salomon, Moree Wibowo, Andres Identifikasi Variabel-Variabel yang Mempengaruhi Minat Konsumen dalam Pembelian Produk Handphone Samsung dengan Menggunakan Structural Equation Modeling, Hendang Setyo Rukmi, Hari Adianto, Martin Aplikasi Metode Service Quality (Servqual) untuk Peningkatan Kualitas Pelayanan Kawasan Wisata Kawah Putih Perum Perhutani Unit III Jawa Barat dan Banten, Hendang Setyo Rukmi, Ambar Hasrsono, Sesar Triwibowo Pemilihan Tempat Konferensi Nasional dengan Menggunakan Metode Analytical Hierarchy Process, Hendang Setyo Rukmi, Hari Adianto, Muhammad Reza Utama Multidisciplinary Research: Perspectives from Industrial and Systems Engineering, Strategic Management and Psychology, Khristian Edi Nugroho Soebandrija Optimasi Penentuan Kapasitas Produksi dengan Menggunakan Metode Simplek (Studi Kasus), Mulyadi Ilyas

424 435

442 450 456

464 472 481

486 493

502

511 520 528

536

545

555

564 573

27. Pengembangan Model Sistem Produksi Industri Kecil dan Menengah yang Berada dalam Lingkungan Just in Time, Slamet Setio Wigati dan Agustinus Gatot Bintoro 28. Analisa Efektifitas Modifikasi Filter Oli pada Compressor Atlas Copco dengan Overall Equipment Effectiveness di PT. GTU, Silvi Ariyanti, Yusup Hardiana 29. Usulan Peningkatan Produktifitas Melalui Perbaikan Stasiun Kerja dan Metode Kerja (Studi Kasus: di PT. X), I Wayan Sukania, Nofi Erni, Handika 30. Pengurangan Penumpukan Produk Pada Stasiun Kerja Dengan Menggunakan Analisis Sistem Antrian di PT. KMM, Ahmad 31. Pengukuran Tingkat Kepuasan Pelanggan Terhadap Layanan di Bengkel XYZ Dengan menggunakan Metode Servqual, IPA, dan Kano, Ahmad, Wilson Kosasih

578 588 598 604 613

Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013

PENGARUH PEMASANGAN RING BERPENAMPANG SEGIEMPAT DENGAN POSISI MIRING PADA PERMUKAAN SILINDER TERHADAP KOEFISIEN DRAG Si Putu Gede Gunawan Tista, Ketut Astawa, Ainul Ghurri Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Badung - Bali, 80362 e-mail: [email protected] Abstrak Dalam aplikasi enginering banyak ditemukan peralatan yang menggunakan silinder seperti tiang penyangga jembatan, cerobong asap, tiang pancang pengeboran minyak lepas pantai dan sebagainya. Apabila dikenai aliran udara tentu akan membuat konstruksi dari peralatan tersebut kekuatannya berkurang. Hal ini diakibatkan oleh adanya gaya hambat (drag) yang ditimbulkan oleh aliran udara yang arahnya searah dengan arah aliran. Drag erat kaitannya dengan separasi aliran, semakin cepat terjadi separasi semakin besar darg yang terjadi. Oleh karena itu upaya yang dilakukan untuk mengurangi drag adalah dengan memanipulasi medan aliran fluida. Manipulasi aliran bisa dilakukan secara pasif antara lain menempelkan sebuah sirip pada bluff body, melubangi silinder, menambahkan spiral pada silinder dan menempatkan penghalang yang lebih kecil di depan silinder. Dalam hal ini yang kami lakukan adalah dengan menambahkan ring pada permukaan silinder. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemasangan ring berpenampang segi empat dengan posisi miring pada permukaan silinder terhadap koefisien drag. Dalam penelitian ini silinder yang dipasang ring dengan variasi sudut kemiringan ring 0 o ,5 o ,10 o , 15 o diletakkan vertikal diuji di dalam wind tunnel (lorong angin) yang dilengkapi blower, manometer, pipa pitot. Jarak antar ring adalah 30 mm. Bilangan Reynolds dengan diameter silinder D = 62 mm adalah Re = 3,763.10 4 . Distribusi tekanan diperoleh dengan mengukur tekanan permukaan silinder pada 36 titik dengan interval 10 o . Data yang diukur adalah tekanan permukaan silinder, tekanan statis, dan kecepatan aliran fluida.Untuk pengukuran gaya drag digunakan timbangan yang diletakkan diatas wind tunnel. Hasil penelitian menunjukkan, terjadi penurunan koefisien drag pada saat dipasang ring pada silinder dengan posisi miring dibandingkan tanpa ring. Nilai koefisien drag (C D ) untuk tanpa ring adalah C D = 0.857382. Penurunan koefisien drag terbesar terjadi pada sudut kemiringan ring 10 o dengan nilai C D = 0.485082. Besarnya penurunan koefisien drag dibandingkan tanpa ring adalah 43,4%. Kata Kunci: Silinder dengan Ring, Sudut Kemiringan Ring, Separasi Aliran, Koefisien Drag

Pendahuluan Fenomena gerakan aliran fluida melintasi suatu benda (bluff body) memegang peranan sangat penting dalam aplikasi engineering seperti pada penukar kalor, pembakaran, alat transportasi dan bangunan. Dengan demikian penelitian fenomena aliran tersebut menjadi sangat penting jika dikaitkan dengan krisis energi yang melanda dunia dewasa ini. Pola aliran berbeda-beda tergantung geometri bluff body seperti silinder, segi empat, dan plat. Aliran external viscous yang mengalir melalui silinder akan mengalami stagnasi, lapisan batas, separasi(pemisahan) dan wake di belakang silinder. Untuk benda yang bergerak dalam fluida viscous, gaya drag (gaya hambat) dan gaya lift (gaya angkat) erat hubungannya dengan separasi aliran (Chew et al., 1997). Adanya separasi aliran akan menyebabkan timbulnya wake di belakang silinder yang mengakibatkan drag (hambatan). Semakin cepat terjadinya separasi aliran, wake akan semakin lebar sehingga drag semakin besar. Dalam dunia transportasi seperti pesawat udara, mobil atau kapal laut, drag yang besar dihindari, karena energi atau tenaga yang dibutuhkan untuk bergerak menjadi lebih besar. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi drag, diantaranya dengan

TM-23 | 166


membuat body yang streamline atau memanipulasi medan aliran. Sebagai contoh, jika drag dari mobil dan bangunan dapat dikurangi maka banyak biaya bahan bakar dan material yang dapat dihemat (Tsutsui dan Igarasi, 2002). Dalam aplikasi enginering banyak ditemukan peralatan yang menggunakan silinder seperti tiang penyangga jembatan, cerobong asap, tiang pancang pengeboran minyak lepas pantai dan sebagainya. Apabila dikenai aliran fluida tentu akan membuat kekuatan konstruksi dari peralatan tersebut akan berkurang dan lebih cepat robohnya tidak sesuai dengan yang direncanakan. Hal ini diakibatkan oleh adanya gaya hambat yang besar (drag) yang ditimbulkan oleh aliran fluida yang arahnya searah dengan arah aliran. Oleh karena itu, penelitian tentang pengurangan koefisien gaya hambat (drag) pada silinder penting untuk dilakukan. Dalam penelitian ini silinder dipasang ring yang berpenampang segi empat sehingga terjadi perubahan pola aliran pada silinder , diharapkan separasi aliran bisa ditunda, wake dibelakang silinder menjadi lebih sempit dan terjadi pengurangan koefisien gaya hambat (drag ) pada silinder. Tujuan dari penelitian ini adalah adalah untuk mengetahui pengaruh pemasangan ring berpenampang segi empat dengan posisi miring pada permukaan silinder terhadap koefisien gaya hambat (drag). Berbagai penelitian tentang drag yang mendukung penelitian ini antara lain: Lee, et al. (2004), meneliti pengaruh pemasangan batang kontrol kecil pada upstream dari silinder dengan fokus pada karakteristik drag dan struktur aliran. Bilangan Reynold berdasarkan silinder utama (D = 30 mm) adalah sekitar Re = 20000. Maksimum pengurangan koefisien total drag dari seluruh sistem meliputi silinder utama dan batang kontrol sekitar 25%. Lim & Lee (2004), membahas aliran disekitar silinder bulat yang dikontrol dengan menempelkan gelang O untuk mengurangi gaya drag pada silinder. Gaya drag, kecepatan wake dan intensitas turbulensi diukur pada bilangan Reynold dalam range ReD = 7,8 x 103 ~ 1,2 x 105 dengan variasi kombinasi diameter dan jarak puncak antara gelang O yang berdekatan. Didapatkan hasil silinder yang dipasang dengan diameter gelang O d = 0,0167D pada interval puncak dari PPD (jarak dari puncak ke puncak) = 0,165D menunjukkan maksimum pengurangan drag sekitar 9% pada ReD = 1,2 x 105 , dibandingkan silinder halus. Tetapi, pemasangan gelang O dengan diameter lebih besar dari pada d = 0,067D hanya sedikit mengurangi drag. Tsutsui & Igarashi (2002), mengkaji aliran sekitar silinder dengan menempatkan batang kecil pada upstream dari silinder . Diameter silinder adalah D = 40 mm, dan diameter batang d rentangnya dari 1 sampai 10 mm.. Angka Reynold didasarkan pada D rentang dari 1,5 x 104 sampai 6,2 x 104 . Pengurangan total drag yang meliputi drag dari batang adalah 63% dibandingkan dengan yang satu silinder. Igarashi (1997), Mengkaji aliran sekitar Prisma segiempat dengan menempatkan batang kecil di depan prisma (upstream). Panjang sisi prisma D adalah 30 mm dan bilangan Reynold Re adalah 3,2 x 104 . Pada jarak kritis Gc = D + 4,5d, vortex dari batang hilang. Drag dari prisma menurun sekitar 50% pada G > Gc dan 70% pada G ≤ Gc. Yajima & Sano (1996), Mengkaji aliran sekitar silinder dengan melubangi sepanjang silinder dalam dua baris yang dibuat melintang diamater silinder. Pengurangan drag luar biasa didapat untuk bermacam-macam sudut serang. Besarnya pengurangan drag adalah 40% dibandingkan dengan silinder halus. Bouk, at al. (1998), melakukan studi eksperimental menggunakan silinder kecil sebagai pengontrol pasif untuk mengurangi gaya drag pada silinder utama. Hasil eksperimental mereka menunjukkan bahwa rata-rata penurunan gaya hambat maksimum sekitar 48% relatif terhadap silinder tunggal (tanpa pengontrol pasif).

TM-23 | 167


Dasar Teori Aliran inkompresibel melintasi silinder dapat dilihat pada gambar 1.

(a) Aliran Viscous (b) Aliran inviscid Gambar 1. Gambar Kualititatif aliran pada suatu silinder (Fox, 1985) Pada Gambar1.a. menunjukkan aliran viscous pada suatu silinder, streamlines adalah simetris. Titik A adalah titik stagnasi dan selanjutnya terjadi boundary layer. Dari titik A ke titik B terjadi kenaikan kecepatan yang berakibat penurunan tekanan dan selanjutnya dari titik B ke titik C terjadi penurunan kecepatan yang berarti terjadi kenaikan tekanan PC > PB. Di titik C momentum aliran tidak mampu melawan tegangan geser sehingga menyebabkan pecahnya boundary layer. Titik C disebut dengan point of separation. Di antara titik-titik atau tempat-tempat pemisahan boundary layer terjadi suatu kawasan yang disebut dengan wake. Makin besar wake makin besar terjadi perbedaan gaya di depan dan di belakang silinder berakibat makin besar gaya seret aliran terhadap silinder. Aliran inviscid digambarkan pada gambar 1.b. terlihat bahwa streamlines simetris, terjadi slip pada permukaan silinder dan perbedaan besar kecilnya kecepatan aliran ditunjukkan oleh rapat longgarnya streamlines yang ada dan juga tidak terjadi wake sehingga tidak terjadi gaya seret pada silinder. Pengaruh turbulensi pada separasi aliran yang melintasi silinder dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Pengaruh turbulensi pada separasi (Incropera & DeWitt, 1981) Karena momentum fluida dalam lapisan batas turbulen lebih besar dari pada lapisan batas laminer, maka kemampuannya untuk melawan tegangan geser lebih besar sehingga akan lebih mampu untuk menunda yang menyebabkan separasi, itu layak untuk mengharapkan transisi. Jika ReD ≤ 2 x 105 , lapisan batas tetap laminer, dan separasi terjadi pada θ ≈ 80o . Tetapi, jika ReD ≥ 2 x 105 , terjadi transisi lapisan batas, dan separasi ditunda sampai θ ≈ 140o . Pada penelitian ini perhitungan koefisien tekanan digunakan persamaaan (Lee, et al., 2004): P  Po CP  (1) 2 1  U o 2 TM-23 | 168


dengan: P = Tekanan permukaan (N/m2 ) Po = Tekanan statik (N/m2 ) Uo = Kecepatan aliran bebas (m/s) ρ = Densitas udara (kg/m3 ) Koefisien drag berdasarkan luasan persamaan (Lim & Lee, 2004): 2 xFD CD  U 02 . A dengan: FD = Gaya drag (N) A = Luasan Frontal silinder (m2 ) Uo = Kecepatan aliran bebas (m/s) ρ = densitas udara (kg/m3 )

frontal

efektif

silinder

dihitung

menggunakan (2)

Metode Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: lorong udara (wind tunnel), pipa pitot, manometer, silinder utama, silinder penghalang, dan blower. Adapun susunan alat uji adalah seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Skema Instalasi Keterangan gambar: 1. Blower 2. Penyearah 3. Pipa Pitot 4. Manometer U 5. Inclined Manometer 6. Rel/Lintasan 7. Tuas 8. Timbangan digital 9. Benda uji

TM-23 | 169


Gambar 4. Detail Silinder Dengan Ring, Sudut Kemiringan 0o , 5o , 10o , 15o .

Gambar 5. Detail Potongan Penampang Ring Cara Kerja Dan Teknik Pengambilan Data Aliran udara yang dihembuskan oleh blower mengalir dalam wind tunnel Kecepatan aliran udara wind tunnel diukur dengan pipa pitot (3) dengan diameter pipa 2 mm yang membaca tekanan total, sedangkan alat ukur (4) yang dihubungkan dengan selang berdiameter 2 mm untuk mengukur tekanan statis (P o ) yang juga dibaca secara manual. Kecepatan udara bebas Uo diproses dari tekanan dinamik yakni selisih antara tekanan total dan tekanan statik. Selanjutnya pengukuran tekanan statis pada permukaan silinder untuk mendapatkan harga koefisien tekanan (Cp), dimana untuk pengukuran tekanan pada permukaan silinder, silinder dilubangi sebanyak 36 titik dengan jarak antar lubang 10º dengan diameter lubang 1 mm dan dihubungkan dengan selang berdiameter 2 mm ke inclined manometer berdiameter 2 mm, untuk mengukur tekanan permukaan (P) digunakan alat ukur (5). Untuk mengukur gaya drag (F D) digunakan timbangan digital. Aliran udara yang dihembuskan mengalir dalam wind tunnel, melintasi penyearah(2) agar aliran udara dalam wind tunnel mengalir uniform ke seluruh bagian dalam wind tunnel. Setelah melewati penyearah udara melintasi benda uji (9) yang pada bagian atas dan bawahnya sudah terpasang rel/lintasan (6) agar benda uji dapat bergerak ke belakang setealah terkena hembusan udara, sehingga tuas (7) yang terpasang dibagian atas benda uji dapat mendorong timbangan (8) yang terpasang pada bagian atas wind tunnel, lalu timbangan akan mencatat besarnya gaya drag (FD) Prosedur Pengambilan Data Prosedur pengambilan data dilaksanakan setelah menentukan atau mengatur semua instrumen yang mendukung dalam proses pengambilan data. Langkah-langkah yang diambil antara lain: 1. Meletakkan silinder yang dipasang ring segiempat vertikal di dalam wind tunnel di depan dari saluran subsonik.

TM-23 | 170


2. 3. 4. 5.

6.

Menghidupkan blower Setelah blower berjalan stasioner dilakukan pengambilan data Pengambilan data distribusi tekanan dengan variasi sudut kemiringan ring, dilakukan dengan mengambil data pada permukaan silinder. Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali pada setiap variasi sudut kemiringan ring.pengujian baik tanpa ring maupun dengan ring segiempat. Dilakukan juga pengambilan data untuk kecepatan aliran bebas di depan dari saluran subsonik dan juga pengukuran tekanan statik. Pengambilan data gaya drag (FD) dengan variasi sudut kemiringan ring juga dilakukan sebanyak tiga kali baik dengan ring maupun tanpa ring.

Hasil Dan Pembahasan Hasil penelitian dengan varisi sudut kemiringan ring 0o , 5o , 10o , dan 15o . Sedangkan kecepatan aliran udara Uo = 8,8 m/s, dengan bilangan Reynold Re 4 = 3,763. 10 , adalah seperti terlihat pada gambar berikut. 0,2 0,15 0,1

0,05 Cp

0 -0,05

0

40

80

120

160

200

240

280

320

360

-0,1 -0,15 -0,2

Sudut (θ) Tanpa ring

sudut ring 0 derajat




Gambar 6. Grafik Hubungan antara Koefisien Tekanan (Cp) terhadap sudut silinder (θ) dengan Variasi Sudut Kemiringan ring. Pada Gambar 6. menunjukkan grafik hubungan koefisien tekanan (Cp) terhadap sudut silinder dengan variasi sudut kemiringan ring yaitu 0o , 5o , 10o , 15o , serta tanpa ring. Pada gambar 6, terlihat tekanan dari titik stagnasi mengalami penurunan kemudian meningkat dan akhirnya terjadi separasi (pemisahan aliran ). Separasi aliran terjadi dari sudut 90o tanpa ring sampai 110o dengan variasi sudut kemiringan ring. Terlihat dengan adanya ring pada silinder yang dipasang miring, penundaan separasi aliran sampai sudut 110o menyebabkan wake (daerah dibelakang silinder) menjadi lebih sempit sehingga drag menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan dengan adannya penambahan ring, aliran yang mengalir pada permukaan silinder menjadi lebih cepat sehingga momentum aliran menjadi lebih besar untuk mengatasi tegangan geser. Meningkatnya aliran disebabkan oleh separasi aliran yang terjadi pada ring menyebar ke permukaan silinder antar ring, sehingga aliran yang mengalir melalui luasan sempit akan mengalami peningkatan.

TM-23 | 171

Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 1 0,9 0,8 0,7 0,6 CD 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

dengan ring tanpa ring

0

5

10

15

20

Sudut Kemiringan Ring (θ)

Gambar 7. Grafik Hubungan antara Koefisien Drag (CD) terhadap Sudut Kemiringan Ring dengan Ring dan Tanpa ring. Pada gambar 7. menunjukkan grafik hubungan koefisien drag (CD) terhadap sudut kemiringan ring dengan dan tanpa ring. Terlihat dengan penambahan ring pada silinder yang dipasang miring, koefisien drag menurun mulai dari sudut 0o sampai 10o dan meningkat lagi sampai 15o . Hal ini disebabkan, dengan penambahan ring yang dipasang miring separasi aliran bisa ditunda menyebabkan wake sempit sehingga drag menjadi lebih rendah. Penurunan koefisien drag terbesar terjadi pada sudut 10o besarnya CD = 0.485082. Besarnya nilai koefisien drag tanpa ring adalah C D = 0.857382. Besarnya penurunan koefisien drag dibandingkan tanpa ring adalah 43,4%. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Dengan adaanya pemasangan ring pada silinder yang dipasang miring terjadi penurunan koefisien drag dibandingkan tanpa dipasang ring. 2. Penurunan koefisien drag terbesar terjadi pada sudut kemiringan ring 10 o Referensi 1. Chew, Y T., L S Pan, & T S Lee (1997). Numerical Simulation Of The Effect Of a Moving Wall On Separation Of Flow Past a Symmetrical Aerofoil, ImechE, 212. 2. Fox, R. W.(1985).Introduction To Fluid Mechanics. John Wiley & Sons, New York. 3. Igarashi, T.(1997). Drag Reduction Of a Square Prism by Flow Control Using a Small Rod. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 69 – 71(1997), 141 – 153. 4. Incropera, F. P. & D. P. DeWitt. (1981). Fundamentals Of Heat And Mass Transfer.John Wiley & Sons, New York. 5. Lee, S., S. Lee, & C. Park (2004). Reducing The Drag On a Circular Cylinder by Upstream Installation Of a Small Control Rod, Fluid Dynamics Reseach , 34(2004): 233-250. 6. Lim, H.C.&.Lee S.J., (2004). Flow Control of Circular Cylinder With O-Rings .Fluid Dynamics Research, 35 (2004): 107 – 122 7. Tsutsui, T. & T. Igarashi, (2002). Drag Reduction of a Circular Cylinder in an AirStream. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 90(2002): 527541. 8. Yajima, Y & O. Sano, (1996). A Note On The Drag Reduction Of a Circular Cylinder Due To Double Rows Of Holes. Fluid Dynamics Research, 18(1996): 237 – 243. 9. Bouak, F, and Lemay, J, (1998), Passive Control of the Aerodynamics Forces Acting on a Circular Cylinder, ExperimentalThermal and Fluid Science, 16, pp. 112-121.

TM-23 | 172

DAFTAR ISI. Kata Pengantar Sambutan Dekan Fakultas Teknik Ucapan Terima Kasih Daftar Isi Susunan Panitia Susunan Acara

Recommend Documents