DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS GADJAH MADA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK FISIKADOKUMEN

DESKRIPSI TUGAS AKHIRNama

: Dyah Puspasari Wijayanti

No. Mahasiswa

: 11/319597/TK/38724

Judul Penelitian Tugas Akhir : Pengaruh Perbandingan Diameter Benda Uji Terhadap Lebar Kanal Terhadap Hasil Visualisasi Terowongan Air Dua Dimensi

PembimbingUtama

: Ir. Kutut Suryopratomo M.T., M.Sc

Pembimbing Pendamping :

JangkaWaktu Penelitian: 3 bulan

Deskripsi Penelitian

Latar Belakang PenelitianFluida merupakan zat yang setiap hari kita jumpai. Fluida dapat berupa zat cair maupun zat gas. Bumi tempat kita berpijak terdiri dari fluida yaitu, lautan dan atmosfir. Fluida tersebut mengalir dengan gerakan konstan dan akan membentuk suatu pola ketika melewati suatu benda. Pola aliran fluida yang terbentuk setelah mengenai suatu benda bisa berbeda-beda tergantung benda yang dilewatinya. Pola yang terbentuk seperti rantai pusaran disebut dengan Karman vortex. Kehidupan manusia setiap waktunya selalu berhubungan langsung dengan fluida. Oleh karena itu mempelajari pola aliran fluida merupakan hal yang sangat bermanfaat salah satunya untuk menghasilkan desain transportasi yang baik seperti, pesawat terbang, kapal laut, dan juga mobil yang aerodinamis. Untuk mempelajari bagaimana pola aliran fluida yang mengenai suatu benda maka diperlukan adanya suatu alat yang dapat memvisualisasikan aliran fluida tersebut untuk selanjutnya dapat dipelajari sifat-sifatnya.Alat yang dapat digunakan untuk mempelajari visualisasi aliran fluida secara kasat mata adalah terowongan air. Pada tahun 2008 M. Martino merancang terowongan air dua dimensi vertikal. Fluida yang digunakan adalah air sabun. Mengacu pada desain Gorgief dan Vorobieff terowongan air ini kemudian diperbaharui oleh A. Olmsted dengan merubah arahnya menjadi horizontal agar kecepatan fluida tidak terlalu besar dan vortex dapat diamati. Namun ternyata aliran yang dihasilkan masih bersifat turbulen dan tidak didapatkan kecepatan yang seragam. Selanjutnya F. Budi Setiawan pada tahun 2014 membuat terowongan dua dimensi horizontal menggunakan senar pancing yang mampu menghasilkan aliran yang laminar sehingga kecepatan dari lapisan air sabun dapat diamati.Hasil terowongan air dua dimensi yang dirancang oleh F. Budi Setiawan disempurnakan kembali oleh R. Yunita dengan menaikan tinggi terowongan air untuk menambahkan pompa dan mengganti diffuser agar hasil gambar lebih jelas. Dari hasil penyempurnaan yang dilakukan oleh R. Yunita masih memeliki beberapa kelemahan seperti latar terowongan yang harus kerap kali diganti lantaran kertas menjadi basah karena lapisan air sabun yang pecah saat percobaan, difusser yang masih memiliki sedikit garis batas, dan jenis benda uji yang terbatas. Oleh karena itu dibutuhkan penyempurnaan kembali agar hasil dari terowongan dua dimensi ini benar-benar memberikan hasil visualisasi aliran fluida yang maksimal.Penulis tidak hanya melakukan pembaharuan terhadap terowongan air dua dimensi melainkan penulis juga melakukan penelitian mengenai pengaruh perbandingan diameter benda uji terhadap lebar kanal terhadap hasil visualisasi aliran lapisan air sabun. Dari data F. Budi Setiawan menggunakan terowongan air dua dimensi yang sama diperoleh rentang kecepatan antara 27,9 cm/s hingga 55,8 cm/s. Di sini penulis memvariasikan diameter benda uji pada setiap lebar kanal untuk mendapatkan batas maksimal munculnya Karman vortex pada hasil visualisasi yang masih dapat diamati. Dengan begitu penulis dapat mengetahui berapa diameter maksimal dari benda uji pada setiap lebar kanal agar Karman vortex yang terbentuk masih dapat diamati. Penulis menggunakan data pembanding dari buku An Album of Fluid Motion dan juga dari data yang diperoleh F. Budi Setiawan dimana Karman vortex muncul pada nilai Re 538 dan bilangan Strouhal sebesar 0,209.Batasan Masalah1. Terowongan air yang digunakan dalam penelitian ini adalah terowongan air dua dimensi yang dirancang oleh F. Budi Setiawan dan disempurnakan oleh R. Yunita dan kemudian oleh penulis;2. Fluida yang penulis gunakan dalam penelitian ini adalah lapisan air sabun;3. Data hasil eksperimen adalah data kuantitatif dan data kualitatif dari visualisasi aliran;4. Penulis menggunakan 10 silinder sebagai variasi benda uji yaitu, 9 mm, 13,8 mm, 18,3 mm, 24 mm, 28,8 mm , 32,9 mm, 41,9 mm, 50,8 mm, 76,2 mm, 101,6 mm ;5. Lebar kanal yang digunakan adalah 8,2 cm sampai 12,2 cm.6. Metode yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida adalah metode Particle Imaging Velocimetry (PIV) dengan diameter partikel penjejak 1 s.d. 3 mm;7. Penelitian ini berfokus pada pengaruh perbandingan diameter benda uji terhadap lebar kanal terhadap hasil visualisasiTujuan

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah selain untuk menyempurnakan desain terowongan air dua dimensi horizontal yang berhasil dibuat oleh F. B. Setiwan dan R. Yunita juga untuk mengetahui berapakah nilai diameter maksimal terhadap setiap lebar kanal agar tetap mendapatkan hasil visualisasi yang baik.Metode Penelitian

1. Studi literatur mengenai konsep visualisasi aliran fluida pada terowongan air dua dimensi;2. Studi literatur mengenai sifat dan kinematika fluida dan vortex shedding ;3. Penyempurnaan desain terowongan air dua dimensi horizontal yang sebelumnya berhasil dibuat oleh F. B. Setiawan dan R. Yunita;4. Pembuatan lapisan air sabun kontinyu agar diperoleh aliran steady dengan distribusi kecepatan yang seragam;5. Melakukan variasi diameter benda uji untuk setiap lebar kanal;6. Pengambilan data menggunakan partikel penjejak menggunakan metode Particle Imaging Velocimetry (PIV); 7. Pengambilan data menggunakan silinder sirkuler untuk mengetahui bilangan Reynolds dan Strouhal.8. Analisis data. 9. Penulisan laporan.Yogyakarta, 16 Februari 2015Dyah Puspasari Wijayanti11/319597/TK/38724Menyetujui,

Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping

Ir. Kutut Suryopratomo M.T., M.Sc

NIP.196706201993031003

Mengetahui,

Pengelola Program Studi Teknik FisikaIr. Kutut Suryopratomo M.T., M.Sc

NIP. 196706201993031003