Gambar 2.24 Gaya aerodinamis yang terjadi pada sudu turbin Sumber : Anderson, 2001
Besarnya gaya angkat dan gaya drag sama dengan persamaan berikut ini �
�
= �
�
.
1 2
. � . �
2
. �. � . �
2.24 �
�
= �
�
.
1 2
. � . �
2
. �. � . �
2.25
dimana C
L
adalah koefisien lift , C
D
adalah koefisien gaya drag , ρ adalah
massa jenis udara , w adalah kecepatan angin relative , R adalah panjang sudujari jari kincir c adalah panjang chord sudu dan B adalah jumlah sudu.
2.7 Computational Fluid Dynamics
2.7.1 Pengertian CFD
CFD merupakan singkatan dari Computational fluid dynamicsCFD yang berarti perhitungan dinamika fluida. CFD merupakan salah satu cabang dari
Universitas Sumatera Utara
mekanika fluida. CFD merupakan seperangkat cara untuk menganalisa dinamika fluida yang terjadi pada suatu benda termasuk aliran udara, perpindahan panas,
dan fenomena lain yang terkait seperti reaksi kimia berdasarkan simulasi komputer.
Penggunaan CFD dalam penelitian ini adalah untuk menguji beberapa tipe airfoil secara 2D untuk diketahui besarnya koefisien lift dan koefisien drag yang
dimiliki oleh suatu airfoil untuk selanjutnya melakukan simulasi turbin angin dengan memilih sudut pitch yang lebih mampu mengekstrak energi angin.
CFD memungkinkan para peneliti untuk menganalisa berbagai jenis bentuk, khususnya airfoil untuk mendapatkan perbandingan koefisien lift dan
koefisien drag yang maksimal dengan cara yang optimal dengan bantuan komputer. Pemakaian terowongan angin yang besar dan mahal bisa digantikan
hanya dengan menggunakan seperangkat komputer.
2.7.2 CFD dan Airfoil
Airfoil merupakan suatu bentuk geometri yang umum digunakan dalam bidang penerbangan. Airfoil bekerja berdasarkan prinsip Bernoulli yang berkaitan
antara kecepatan dan tekanan. Sejarah mencatat proses penemuan pesawat terbang oleh Wright bersaudara tidak terlepas oleh penelitian tentang airfoil. Penggunaan
mesin pesawat sebagai penggerak utamanya belum mampu untuk membuat pesawat untuk bisa terbang. Beragam bentuk airfoil telah diuji oleh mereka
sampai akhirnya didapatkan bentuk airfoil yang maksimal[4]. Pengujian yang dilakukan oleh mereka dilakukan dengan bantuan
terowongan angin hasil buatan mereka sendiri dengan mesin penggerak yang berbahan bakar bensin. Berikut ini ditampilkan foto terowongan angin yang
dibuat oleh kedua orang tersebut yang memiliki dimensi panjang 6 kaki dengan luas penampang 16 inchi
2
.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.25 Terowongan angin yang dibuat wright bersaudara tahun 1901-1902 di Dayton, Ohio
Sumber : www.google.com
CFD memungkinkan untuk digunakan oleh peneliti sebagai pengganti terowongan angin dengan cara memodelkan bentuk sesuai aslinya dan dilakukan
analisa secara numerik. Penggunaan supercomputer dengan spesifikasi tinggi mampu mengerjakan pemodelan hampir sesuai dengan bentuk aslinya dengan
ukuran yang relatif besar. Analisis airfoil dapat dilakukan secara teoritis ,secara eksperimental
maupun dengan bantuan CFD. Penggunaan salah satu metode tersebut bisa berdiri sendiri atau juga mengkombinasikan antar metode tersebut untuk menganalisa
masalah tentang aerodinamis. Gambaran antar metode tersebut digambarkan sebagai berikut .
Gambar 2.26 Metode yang sering digunakan dalam menganalisa aerodinamis Sumber : Anderson, 2001
Eksperimen
teori
CFD
Universitas Sumatera Utara
2.8 Persamaan Umum Untuk Aliran Fluida
