NASKAH PUBLIKASI
Studi Aerodinamika Profil NACA 63-212 Dengan Menggunakan Solidwork
Tugas akhir ini disusun guna menenuhi sebagian syarat memperoleh derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun: CANDRA KUNCORO NIM: D.200.050.125
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013
i
HALAMAN PENGESAHAN Naskah Publikasi berjudul : ”Studi Aerodinamika Profil NACA 63-212 Dengan Menggunakak Solidwork”
telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan
telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Candra Kuncoro
NIM
: D200 050 125
Disahkan pada : Hari
: .........................
Tanggal : …...................... Tim Penguji :
Ketua
: Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT. .............................
Anggota 1
: Dr. Supriyono .
Anggota 2
: Ir. Sunardi Wiyono, MT.
...............................
Dekan,
ii
...............................
“Studi Aerodinamika Profil NACA 63-212 Dengan Menggunakan Solidwork”
Candra Kuncoro, Pramuko Ilmu Purbuputro, Supriyono Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad yani pabelan kartosuro, tromol pos 1 telp ( 0271) 715448 Email
[email protected]
ABSTRAKSI Besaran tekanan dan kecepatan merupakan bagian yang mendasari limu aerodinamika. Kedua besaran tersebut yang mempengaruhi kenapa pesawat bisa terbang. Dengan kedua besaran tersebut kita dapat menganalisis gaya angkat, gaya hambat serta koefisiennya. Airfoil NACA 63-212 merupakan salah satu dari sekian banyak airfoil yang ada. Penelitain ini bertujuan mempelajari distribusi tekanan dan kecepatan pada NACA 63-212 serta lift dan drag yang diperoleh Penilitian ini dilakukan dengan menggunakan software cosmosflowork pada solidwork dengan menganalisis pada berbagai sudut serang (00, 20, 40, 60, 80, 100,120,140,160,180,200). Dengan data berupa grafik hubungan Hasil penelitian menunujukkan bahwa distribusi tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan. Pada sudut serang 20 0 dihasilkan nilai lift , drag , koefisien lift dan koefisien drag tertinggi . Kata kunci : airfoil, NACA 63-212, Lift, drag, Solidwork
PENDAHULUAN Latar Belakang Pada dasanya ilmu aerodinamika adalah cabang ilmu mekanika fluida. Dan didalamnya ada pembahasan mengenai airfoil. Tekanan dan kecepatan adalah besaran dalam konsep ilmu aerodinamika. Tekanan dan kecepatan yang mempengaruhi kenapa pesawat bisa terbang. Dengan kedua besaran tersebut dapat dilakukan beberapa analisa baik berupa gaya angkat, gaya hambat yang di akibatkan oleh aliran fluida. Agar pesawat bisa terbang kondisi berat harus sama dengan lift ( gaya angkat), thrust ( gaya dorong) harus sama dengan drag ( gaya hambat ). Dalam studi kasus ini menggunakan airfoil jenis NACA 63-212 dengan pengujian menggunakan solidwork
iii
Tujuan Penelitian Dalam penelitian dan pembahasan kali ini tujuan yang diinginkan adalah sebagai berikut: 1. Untuk mempelajari distribusi tekanan pada airfoil. 2. Untuk mempelajari distribusi kecepatan pada airfoil. 3. Untuk mengetahui hubungan yang terjadi antara koefisien angkat (CL) dan koefisien hambat (CD) tehadap sudut serang (α) yang bervariasi antara 00 sampai dengan 200 . LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Prasetyanto (2008) yang berjudul “ Studi Karakteristik Airfoil NACA 2410 Dengan NACA 0012 Pada variasi Angle Of Attack”. Penelitian ini difokuskan pada NACA 2410 dn NACA 0012 . Hasil penelitian menunjukkan keakuratan software dalam analisa karakteristik aerodinamika cukup tinggi, yang dapat mengikuti trend line dan hasil garafik pembanding yang telah ada sebelumnya . semakin besar perbedaan tekanan antara bagian atas dan bawah airfoil akan meninmbulkan lift yang besar, sedangkan grafik koefisien lift terhadap sudut serang adalah linear. Dengan melihat mekanism gerak streamline dibelang airfoil terdapat wake. Yusmanto (2008), juga membahas studi aerodimaika dengan judul “Studi Karakteristik Distribusi Tekanan dan Kecepatan di Sekeliling Airfoil dengan Solidwork”. Penelitian ini di fokuskan pada uji NACA 0012 dengan solidwork dan dilakukan perbandingan dengan hasil analis menggunakan DesaignFoil R6 Demo. Dalam penelitian ini diterangkan bahwa perbedaan tekanan dan kecepatan dipicu oleh perubahan sudut serang.Grafik hubungan α dan C L di buat dengan pendekatan regresi linier yang menggambarkan semakin tinggi α, maka CL semakin tinggi.Dan jika dibandingkan dengan simlasi DesaignFoil Demo, hubungan α dengan CL dan CD mempunyai kesamaan hasil. Moerdowo (2010), melakukan studi kasus aerodinamika dengan menggunakan airfoil Boeing BACXXX Commercial Efficient Energy dengan variasi sudut serang antara -200 samapai 200 menggunakan Solidwork. Diterangkan bahwa terjadi perbedaan distribusi tekanan dengan distribusi kecepatan. Pada sudut -200 sampai -120 terjadi turbulensi yang besar, sedangkan -80 sampai 120 garis streamline menunjukkan aliran fluida yang halus dan tidak terjadi turbulensi. Turbulensi terjadi setelah sudut serang 16 0 hingga 200 . Nilai lift , drag, koefisian lift dan koefisien drag mengalami perubahan pada setiap sudut serangnya.
iv
METODE PENELITIAN Mulai Persiapan Mengambil desain profil NACA 63-212 dari software Profili 2.2.1 Profili disimpan dalam extension DXF Membentuk sudut serang ( ) airfoil dengan DWGeditior 00, 20, 40, 60, 80, 100,120,140,160,180,200 File disimpan dalam extension DWG
Import file dengan extension DWG ke dalam solodwork 2007
Software CosmosFlowork pada Solidwork Hasil berupa distribusi tekanan & kecepatan sepanjang airfoil dan gerak koefisien lift dan drag pada literasi tertentu
Membentuk grafik hubungan antara Koefisien lift ( Cl) dengan sudut serang ()
Membentuk grafik hubungan antara Koefisien Drag( Cd) dengan sudut serang ( )
Membentuk grafik hubungan antara lift ( L ) dengan sudut serang ( )
Membentuk grafik hubungan antara drag ( D ) dengan sudut serang ( )
Hasil berupa plot hubungan antara Cl, Cd, L ,D terhadap Selesai
v
ANALISA DAN PEMBAHASAN 1.Hubungan antara koefisien drag dan koefisien lift terhadap sudut serang Tabel 4.1 data nilai koefisien drag dan koefisien lift Sudut serang ()
Cd
Cl
00
0.021644645
0.135431797
20
0.025484728
0.28711363
40
0.029627236
0.376248514
60
0.038932401
0.406731632
80
0.049250471
-0.017468725
100
0.210662073
0.86718034
120
0.13567556
0.015830668
140
0.468589703
1.225857045
160
0.317724817
0.964997974
180
0.259260007
1.021850469
200
0.488453282
1.361884566
Gambar 4.11 Hubungan Cd terhadap sudut serang ()
vi
Gambar 4.12 Hubungan Cl terhadap sudut serang ()
Gambar 4.13 Hubungan Koefisien lift (Cl) terhadap koefisien drag (Cd) Pembahasan Perbedaan tingkatan hubungan antara lift, drag, koefisien lift dan koefisien drag terhadap sudut serang terlihat sangat jelas. Grafik hubungan antar lift dan drag terhadap setiap sudut serang menunjukkan kesejajaran terhadap grafik hubungan antara koefisien lift dan koefisien drag. Pada hasil analisis diperoleh lift tertinggi sebesar 0.0253108428 N pada sudut serang 20 0 dengan nilai koefisien lift sebesar 1.3618845666, lift terendah pada sudut serang 80, dengan nilai -0.003246591 N dengan nilai koefisien lift sebesar -0.017468725. Nilai drag tertinggi terjadi pada sudut serang 200 sebesar 0.090779825 N dengan koefisien drag sebesar 0.488453282, nilai drag terendah pada sudut serang 60
vii
sebesar 0.004022692 N dengan koefisien drag sebesar 0.038932401. Dibawah ini gambar distribusi tekanan dan kecepatan aliran fluida pada sudut serang o0 hingga 200
Distribusi tekanan
distribusi kecepatan
00
20
40
60
viii
80
100
120
140
160
ix
180
200
Gambar 4.14 Distribusi tekanan dan kecepatan aliran fluida
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Setelah melakukan studi aerodinamika pada airfoil NACA 63-212 dengan sudut a. Pada distribusi tekanan fluida terhadap tiap – tiap sudut serang, mengalami perubahan nilai. Pada sudut 20, mengalami distribusi kecepatan yang tertinggi dibanding sudut yang lain dengan nilai 41129.9 Pa. Kondisi aliran kecepatan terbesar terjadi pada ujung leading edge. Untuk distribusi kecepatan aliran fluida terendah terjadi pada sudut 14 0 , dengan kecepatan 41032.3 Pa. b. Pada distribusi kecepatan aliran fluida menunjukkan bahwa arah dan besar nilai aliran fluida berubah dan berbanding terbalik dengan arah dan besar nilai tekanan. Pada sudut 00 sudah ada turbulensi yang kecil di bagian trailing edge. Di sudut 2o tidak mengalami turbulensi, sehingga membentuk kondisi kutta. Pada sudut 40 hingga 200, kembali mengalik arus balik yang mengakibatkan pusaran. Turbulensi terjadi semakin membesar, terjadi pada bagian atas aerfoil hingga trailing edge. c. Nilai lift, drag, koefisien lift dan koefisien drag pada setiap sudut serang menghasilkan nilai yang berbeda. Pada sudut serang 20 0 dihasilkan nilai lift , drag , koefisien lift dan koefisien drag tertinggi . Saran Untuk membantu perkembangan studi aerodinamika pada airfoil, penulis menyampaikan saran-saran sebagai berikut: 1. Untuk simulasi Studi Karakteristik Distribusi Tekanan dan Kecepatan Disekeliling Airfoil dengan Solid Work kali ini hanya menggunakan Software Solid Work 2007 with CosmosFloWork, diharapkan pada penelitian selanjutnya digunakan program lain untuk perbandingan dan kesimpulan yang lebih baik.
x
2. Diharapkan untuk lebih mengembangkan studi aerodinamika, dengan tingkat ketelitian yang lebih bagus
DAFTAR PUSTAKA Airfoil Investigation Database. 2009. Comparing Airfoil. Diakses 20 oktober 2010 dari http:// www.worldofkrauss.com/foils/show_compare?id=246&id=1423&chord= 6.5 Anderson, john. D 2007. Fundamentals of aerodinamycs Fourth Edition. Singapore: McGraw Hill Clancy, L J, 1978. Aerodinamycs. Great Britain: Photolithograpy and Bound. Cosmos
TM
. 2006. Cosmosflowork Tutorial. Diakses 18 Desember 2009 dari http://www.owlnet.rice.edu/~mech403/DemoFiles/CF_demo/Heat_exch anger_Efficiency.pdf
Drake. Aaron & Pegasus Team. 2007. MAE 155B: Aerospace Enginnering Senior Design Project. Diakse 18 Desember 2009 dari Http://maecourses.ucsd.edu/~adrake/mae155bsp09/pegasus/pegasus_proposal.pdf Harahap, Yudiansyah dan Herman Sasongko, 2003. Analisa Karakteristik Distribusi Tekanan dan Kecepatan Pada Bodi Aerodinamika Airfoil dengan Metode panel dalam Fenomena Flow Around Body. Jurnal Teknik Mesin Vol 5 No 1 ( April 2003), Hal 22-35. Diakses 18 Desember 2009 dari http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/. Moerdowo, Ediarta. 2010. Studi Aerodinamika Profil Boeing Commercial Energy Efficient Dengan Komputasi Berbasis Finite Element. Surakarta: UMS
Schlichting, Herman, dkk. 1979. Aerodinamycs of the airplane. USA : McGraw Hill Waluyo, Much, Slamet. 1996. Seri Teknik Penerbangan Aerodinamika. Yogyakarta: Penerbit Andi Wikipedia. 2009. Naca Airfoil. Diakses 18 desember http://en.wikipedia. Org/wiki/NACA_airfoil.htm
2009
dari
Wikipedia. 2009. Aerodynamics. Diakses 18 desember http://en.wikipedia. Org/wiki/Aerodynamics.htm
2009
dari
xi
Yusmanto, Arief. 2008. Studi Karakteristik Distribusi Tekanan dan Kecepatan Disekeliling Airfoil dengan solidwork. Surakarta: UMS
xii
