Peralatan Pengujian Diagram Alir Simulasi

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian

3.8 Peralatan Pengujian

Pengujian yang dilakukan merupakan jenis pengujian komputasional dengan menggunakan seperangkat komputer berkecepatan tinggi dengan spesifikasi: Universitas Sumatera Utara - Processor : Core i3 4core - Ram : 6 Gb - Software : Solidworks Design and Flow simulation - VGA : Intel HD 1Gb plus shared - OS : Win7 64 bit

3.9 Setup Pengujian

3.9.1 Pemilian Jenis Airfoil

Dalam pembahasan dasar teori telah dibas bahwa propeler merupakan sayap yang berputar dengan parameter parameter tertentu seperti sudut twist, atau perubahan kontur geometri untuk menghasilkan effisiensi yang lebih tinggi dalam ruanglingkup penghasil gaya dorong. Sebagaimana layaknya sayap pada pesawat, propeler juga tersusun atas geometri dasar yang disebut dengan airfoil. Ada ratusan atau bahkan ribuan jenis airfoil yang telah dikembangkan oleh para ilmuan ilmuan penerbangan. Oleh sebab itu, pada penelitian kali ini membatasi jenis airfoil yang akan di analisa tingkat kebisingannya. Ada 3 kandidat airfoil yang akan di ajukan dalam penentuan penerapannya di propeler yang akan di simulasikan yakni: 1. Clark-Y 2. Naca 0012 3. Onera 12 Airfoil Clark-Y dijadikan salahsatu kandidat karena airfoil jenis ini telah umum dipakai sebagai propeler dengan unjuk kerja yang sangat baik,hal ini dapat dilihat pada kesimpulan para engineer yang telah mendisain bentuk bentuk propeler. Universitas Sumatera Utara Geometri dari airfoil Clark-Y yang berdasarkan koordinatnya dapat dilihat pada gambar 3.3. Gambar 3.3. Geometri airfoil Clark-Y Airfoil NACA 0012 merupakan airfoil yang umum dipakai pada rotor helikopter.Sebagaimana diketehui bahwa helikopter merupakan jenis pesawat VTAL yang membutuhkan gaya dorong yang sangat besar. Penampang geometri airfoil NACA 0012 diperlihatkan pada gambar 3.4. Gambar 3.4. Geometri airfoil NACA 0012 Universitas Sumatera Utara Sedangkan Airfoil Onera-12 dipilih karena memiliki kemiripan bentuk dengan airfoil Clark-Y dengan sedikit perubahan bentuk pada daerah trailing edge nya. Penampang geometri airfoil NACA 0012 diperlihatkan pada gambar 3.5. Gambar 3.5. Geometri airfoil NACA 0012 Pemilihan jenis airfoil ini mengikuti prosedur sebagai berikut:

1. Input koordinat geometri airfoil

Koordinat airfoil diperoleh dari situs resmi edukasi Aerospace Engineering dalam bentuk format file data. Data ini kemudian di convert dengan aplikasi Ms.Excell sehingga data koordinat dapat di view dalam bentuk tabualasi angka. Koordinat yang didapatkan dari situs tersebut tidak disertakan koordinat untuk sumbu Z, sehingga perlu dilakukan penambahan koordinat untuk sumbu Z pada aplikasi Ms.Excell. karena geometri merupakan sketsa garis yang terletak pada sumbu X dan Y saja maka keseluruhan sumbu Z bernilai 0 .Melalui Ms.Excell ini Universitas Sumatera Utara juga di konvert kembali dalam bentuk file text deliminated sebagai mana ditunjukkan pada gambar 3.6. Gambar 3.6. Input koordinat airfoil Data yang diperoleh dari situs resmi Aerospace Engineering tidak selamnya menggunakan metode penyusunan koordinat yang sama untuk setiap airfoil. Keadaan ini membutuhkan tidakan yang lebih lanjut bilamana ketika proses penginputan data koordinat kedalam software solidwork terjadi kegagalan.

2. Input besar sudut serang

Langkah selanjutnya adalah mengimput sudut serang dengan besar sudut di tetapkan sebagai sudut serang yang mengakibatkan Cl maks pada masing masing airfoil.

3. Persiapan membentuk simulasi

Langkah berikutnya adalah penentuan jenis aliran,yakni menentukan jenis aliran fluida yang akan disimulasikan apakah termasuk kategori aliran external ataupun internal. Karena proses yang berlangsung pada propeler kondisi Universitas Sumatera Utara realnya merupakan aliran eksternal, maka digunakan jenis aliran external dengan memasukkan parameter gravitasi pada Physical feature yang ditunjukkan pada gambar 3.7. Gambar 3.7. Input data jenis aliran

4. Input data parameter kecepatan

Pada tahapan ini dilakukan setup data kecepatan aliran. Untuk menyederhanakan permasalahan maka kecepatan linier dari airfoil merupakan kecepatan yang terjadi pada putaran propeler Dikarenakan proses simulasi tidak dapat memasukkan parameter gerak benda, maka dibuat suatu aproximasi bahwa fluida yang bergerak dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan putar propeler.Dari spesifikasi data diperoleh bahwa putaran yang akan di uji adalah sebesar 2500 rpm.sehingga pada ujung bilah memiliki kecepatan linier maksimum sebesar 128.216 ms . Universitas Sumatera Utara

5. Pembentukan Computational Domain

Computational Domain merupakan bidang batas simulasi yang akan dipengaruhi oleh laju aliran fluida kerja.bentuk dari Computatioonal Domain.

6. Menentukan goal yang ingin dicapai dari hasil simulasi

Pada software simulasi fluida solidworks, variabel yang ingin diketahui nilainya dari pengerjaan simulasi terangkum dalam sebuah kesatuan yang dinamakan goal. Goal inilah yang menentukan hasil akhir dari setiap input dan penentuan proses data. Langkah yang dilakukan pada tahap ini hanyalah dengan menceklis variabel yang ingin diketahui nilainya.. Goal yang ingin dicapai pada simulasi ini adalah kontur kecepatan, kontur tekanan, dan energi turbulensi yang terjadi dan dapat dilihat pada gambar 3.8. Gambar 3.8. Input goal yang di inginkan dari hasil simulasi

7. Proseses Running Simulasi

Universitas Sumatera Utara Proses running simulasi merupakan tahap akhir dari proses simulasi, selanjutnya tinggal menunggu hasil simulasi. Proses running simulasi secara lengkap dengan menyertakan parameter parameternya dapat diperlihatkan pada gambar 3.9. Gambar 3.9. Running simulasi Jika terjadi error atau kesalahan dalam mendefenisikan kondisi batas pada saat persiapan simulasi atau jika terjadi error dalam messhing, maka akan muncul warning pada jendela info di bagian bawah. Selama tidak ada warning, maka proses berjalan lancar. Dari gambar 3.7 dapat dilihat bahwa waktu yang telah berjalan adalah 10 jam 44 menit dan masih harus menunggu watu selama 107 jam 20 menit.

3.9.2 Pemodelan dan Simualasi Propeler

Pada tahapan ini dilakukan pemodelan propeler dengan berdasarkan bentuk geometri airfoil terpilih pada proses sebelumnya meliputi: Universitas Sumatera Utara

1. Pembentukan Sudut Twisting

Sudut twisting yang dibentuk merupakan sudut puntiran antara ujung bilah propeler degan pangkal bilah yang berada pada bagian hub propeler. Feature twisting terdapat pada menu insert feature pada software Solidworks ditunjukkan pada gambar 3.10. Gambar 3.10. Proses pembentukan sudut puntir twist

2. Pembentukan Rotating Region

Pada software ini, simulasi aliran fluida yang menggunakan putaran sebagai salah satu input data memiliki dua buah opsi input putaran. Opsi tersebut adalah Global rotating dan Rotating region.Pada dasarnya prinsip global rotating lebih mudah digunakan karena pengerjaannya tidak rumit. Sedangkan prinsip rotating region membutuhkan pengerjaan tambahan dengan membuat sebuah silinder pejal yang harus menutupi seluruh geometri Universitas Sumatera Utara yang akan diputar. Secara teori maka untuk kasus propeler ini hanya membutuhkan opsi global rotating, namun pada saat uji coba hasilnya tidak memuaskan sehingga opsi rotating region harus dijalankan. Rotating region yang telah dibentuk dapat dilihat pada gambar 3.11. Gambar 3.11. Geometri propeler yang dilingkupi silinder pejal sebagai rotating region Setelah rotating region terbentuk maka pada feature component control, silinder yang berfungsi sebagai rotating region dinonaktifkan. Tujuannya adalah agar proses simulasi tidak membaca objek silinder sebagai benda yang akan dilalui oleh fluida. Sehingga prinsip kerjanya adalah udara akan bergerak tanpa membentur silinder Dan hanya melalui bilah propeler yang berputar. Pada dasarnya konsep ini digunakan pada simulasi yang menganalisa putaran dengan dilingkupi oleh benda benda di sekitarnya yang tidak ikut berputar. Universitas Sumatera Utara

3.10 Diagram Alir Simulasi

Secara khusus untuk alur proses pengerjaan simulasi dipisahkan dari alur proses penelitian. Hal ini guna mendetailkan proses simulasi yang terjadi. Alur proses ini ditunjukkan pada gambar 3.12 dan 3.13. Gambar 3.12. diagram alir simulasi Universitas Sumatera Utara Tidak Y Gambar 3.13. Diagram alir simulasi lanjutan HASIL - Parameter tekanan - Kecepatan - turbulensi SELESAI A SIMULASI TAHAP 2 Pemilihan Profil Propeler B Universitas Sumatera Utara

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi hasil kegiatan penelitian yang telah dikerjakan yang didahului dengan simulasi airfoil untuk menentukan jenis airfoil yang akan dipilih. Dengan memasukkan 3 buah variabel jenis airfoil kedalam tahapan simulasi dimana masing masing airfoil akan disimulasikan dengan variasi sudut serang dari 0 hingga 20 . Jenis airfoil tersebut adalah Clark-Y , NACA 0012, dan Onera12. Dimana parameter yang menjadi bahan pertimbangan pemilihan adalah besar energi turbulensi yang dihasilkan oleh fluida yang melewati geometri airfoil dibandingkan dengan lift coefficient dan drag coefficient. Dengan input data yang mengacu kepada sepesifikasi data dan spesifikasi fluida. Hasil dari pemilihan airfoil ini kemudian dibentuk geometri propeler dan akan disimulasikan kembali untuk mendapatkan disain propeler yang memiliki kebisingan yang paling rendah dengan memasukkan variabel sudut puntiran pada geometri. Parameter parameter dari hasil simulasi kemudian akan diinput kedalam persamaan persamaan kebisingan.

4.1 Pemilihan Jenis Airfoil

Berdasarkan metodologi penelitian pada bab sebelumnya dengan memasukkan 3 jenis variabel geometri airfoil kedalam simulasi, maka dihasilkan karakteristik fluida melalui airfoil dan dijelaskan satu persatu berdasarkan jenis airfoil yang menjadi kandidat. Masing masing airfoil dilakukan proses simulasi aliran fluida untuk mendapatkan karakteristik aerodinamisnya. Proses simulasi yang berlangsung untuk ketiga kandidat adalah sama. Universitas Sumatera Utara