TUGAS KOMPUTASI DINAMIKA FLUIDAAnalisa Airfoil NACA 6412

Oleh :Najmuddin Yahya2412 100 001

JURUSAN TEKNIK FISIKAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2016LATAR BELAKANGComputational Fluid Dynamic (CFD) merupakan salah satu metode yang digunakan untuk analisa pergerakan fluida menggunakan analisis matematis. CFD telah banyak digunakan dalam analisa besaran-besaran fisis yang mungkin terjadi pada sebuah aliran fluida. Penerapan CFD salah satunya pada analisa aliran yang terjadi pada sebuah airfoil atau sudu. Pada tugas kali ini dilakukan analisa CFD pada airfoil jenis NACA 6412.

NACA 6412NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) merupakan standar dalam perancangan airfoil. NACA mengidentifikasikan bentuk airfoil dengan menggunakan sistem angka kunci seperti seri satu, Seri enam, seri empat, dan seri lima.Dalam tugas kali ini, jenis airfoil yang digunakan adalah NACA 4 digit, yaitu NACA 6412. Berikut ini koordinat yang digunakan pada NACA 6412.

Gambar 1. Geometri NACA 6412

METODOLOGIDalam tugas kali ini, jenis airfoil yang digunakan adalah NACA 6412 dengan sudut serang (angle of attack) 0 dan 30 terhadap sumbu-z. dan dengan batas berbentuk setengah lingkaran dengan jari-jari 12.5 pada masukan dan persegi panjang pada keluaran dengan ukuran panjang 20 dan lebar 25. Berikut tampilan penempatan airfoil dan boundary layer yang digunakan dalam tugas.

Gambar 3. Boundary LayerDalam penyusunan mesh/grid dalam menentukan titik mana yang akan dianalisis menggunakan mesh mapping agar titik perhitungan rapi. Berikut tampilan mesh/grid yang digunakan.

Gambar 4. Penyusunan Mesh/GridDalam penentuan batas, Garis setengah lingkaran akan berfungsi sebagai inlet berupa velocity inlet dan garis pada persegi panjang yang berhadapan langsung dengan ekor akan menjadi keluaran dalam hal ini ditentukan sebagai pressure outlet.

Gambar 5. Pendefinisian Tipe BatasANALISIS DATA DAN PEMBAHASANDalam analisis yang dilakukan pada tugas kali ini menggunakan perangkat lunak fluent. Fluida yang digunakan adalah udara, dengan dinding pembatas alumunium. Dengan nilai masukan kecepatan 5 m/s dengan sudut serang atau angle of attack adalah 0 dan 30, karena penggunaan sudut serang 30, maka nilai kecepatan searah sumbu-x pada setengah lingkaran adalah 5*cos(30) yaitu 4.33 m/s sedangkan untuk kecepatan searah sumbu-y adalah 5*sin(30) yaitu 2.5 m/s. Nilai ini harus dimasukkan pada kondisi operasi pada batas sebagai berikut.

Gambar 6. Penentuan Nilai Kecepatan Masukkan Sudut Serang 0

Gambar 7. Penentuan Nilai Kecepatan Masukkan Sudut Serang 30analisa aliran menggunakan k-epsilon, nilai gravitasi diabaikan, dan banyaknya iterasi yang dilakukan adalah 1000 kali. Berikut ini hasil data yang didapatkan

Gambar 8. Hasil Data Iterasi Angle of Attack 0

Gambar 9. Hasil Data Iterasi Angle of Attack 30Dari data hasil iterasi, dapat terlihat bahwa nilai konvergen pada iterasi ke 102 untuk angle of attack 0 dengan nilai Coefficient Lift (Cl) -0.038388 dan Coefficient Drag (Cd) 6.658. Sedangkan untuk angle of attack 30 mencapai nilai konvergen pada iterasi ke 249. Dengan nilai Coefficient Lift (Cl) 318.23 dan Coefficient Drag (Cd) 1.276. Dari fluent juga dapat diketahui profil aliran yang terjadi ketika melewati airfoil, berikut beberapa parameter yang dapat diketahui, seperti contour tekanan, kecepatan, turbulensi, dan juga vector kecepatan, berikut tampilan data yang dapat ditampilkan.

Gambar 10. Grafik Coefficient Drag untuk 0 (Kiri) dan 30 (Kanan)

Gambar 11. Grafik Coefficient Lift untuk 0 (Kiri) dan 30 (Kanan) Pressure

Gambar 12. Tampilan Contour Pressure angle of attack 0Nilai tekanan minimum -0.667 Pa dan nilai maksimum tekanan 22.65185 Pa.

Gambar 13. Tampilan Contour Pressure angle of attack 30Nilai tekanan minimum -15.65361 Pa dan nilai maksimum tekanan 26.80823 Pa. Kecepatan

Gambar 14. Tampilan Contour Kecepatan angle of attack 0Nilai kecepatan minimum adalah 0 m/s dan nilai maksimum adalah 6.032629 m/s

Gambar 15. Tampilan Contour Kecepatan angle of attack 30Nilai kecepatan minimum adalah 0 m/s dan nilai maksimum adalah 6.034999 m/s. Turbulen Kinetik

Gambar 16. Tampilan Contour Turbulen Kinetik angle of attack 0

Gambar 17. Tampilan Contour Turbulen Kinetik angle of attack 30 Vektor Kecepatan

Gambar 18. Tampilan Vektor Kecepatan angle of attack 0 Gambar 19. Tampilan Vektor Kecepatan angle of attack 30