Analisa Karakterisitik Aerodinamika Pengaruh Sirip Terhadap Airfoil Sayap Pesawat UAV USU Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamic SOLIDWORKS Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode analisis
simulasi. Secara umum metodologi yang digunakan dalam penelitian ini dibagi
dalam dua tahapan yaitu : Pemodelan geometri dengan menginput koordinat
airfoil dengan software Solidwork 2014 dan simulasi model airfoil dengan
menggunakan flow simulation yang telah terintegrasi pada software Solidwork
2014.
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini direncanakan berlangsung selama ± 5 bulan. Penelitian ini
dilaksanakan di Laboratorium Noise and Vibration Control program Magister
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3.2
Identifikasi Masalah
Riset yang mengacu pada pengembangan teknologi airfoil sebagai salah
satu bagian yang penting dalam dunia aerodinamika telah banyak dilakukan pada
tahun–tahun belakangan ini. Hasil dari berbagai eksperimen telah banyak
digunakan untuk mendesain airfoil dalam berbagai konfigurasi sayap yang sesuai
dengan penggunaannya. Karakteristik airfoil tergantung banyak hal, sehingga
dapat dikatakan bahwa tiap airfoil mempunyai penggunaan yang spesifik. Namun
hal–hal yang seperti diatas sering diabaikan dalam dunia pesawat terbang model,
hal itu disebabkan oleh para penggemar pesawat terbang model tidak ingin
dipusingkan oleh perhitungan dan analisa-analisa tentang pesawat. Hal inilah yang
mendasari penulis untuk menekankan penelitian ini pada analisa karakteristik
aerodinamika airfoil NACA 1412 modifikasi pada sayap pesawat terbang UAV
USU dengan menggunakan software berbasis Computional Fluid Dinamic (CFD).
20
Universitas Sumatera Utara
3.3
Spesifikasi Alat Uji Penelitian
Untuk melakukan simulasi komutasional pengujian diperlukan beberapa
alat pengujian dengan spesifikasi alat yang mendukung untuk melakukan proses
simulasi.
3.3.1 Perangkat Keras ( Hardware)
1.
Computer
Computer yang digunakan dalam penelitian ini adalah Computer
LAB NVC dengan spesifikasi sebagai berikut :
Processor: Intel Core i5
RAM
: 6 GB
CPU
: 3,10 GHz
Gambar 3.1 Spesifikasi computer laboratorium NVC (Dokumentasi)
21
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Perangkat Lunak ( Software )
Solidworks DS 2014
Solidworks adalah software yang digunakan untuk membangun geometri
model pesawat dan digunakan untuk melakukan simulasi CFD Berikut adalah
tampilan dari software Solidwork.
Gambar 3.2 Tampilan software Solidworks DS 2014 (Dokumentasi)
Selain untuk membangun geometri, pada penelitian ini software
solidworks juga digunakan untuk melakukan simulasi komputasi dinamika fluida,
dengan fitur Flow Simulation yang sudah terintegrasi.
Gambar 3.3 Tampilan Solidworks Flow Simulation. (Dokumentasi)
3.4
Spesifikasi Data Bahan Penelitian
Pada penelitian ini diperlukan spesifikasi data yang dibutuhkan untuk
proses simulasi yang membantu dalam perhitungan dan analisa gaya – gaya yang
terjadi pada model komputasional 2 dimensi yang dibangun. Karena itu maka
keakuratan data yang di input akan sangat mempengaruhi hasil dari perhitungan
dan analisa gaya – gaya yang terjadi.
22
Universitas Sumatera Utara
3.4.1 Spesifikasi Pesawat
Bahan simulasi yang dipakai dalam penelitian ini yaitu pesawat tanpa
awak NVC USU generasi ke – 3 seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Pesawat Prototipe NVC USU 3 (Dokumentasi)
Adapun spesifikasi data pesawat diperlihatkan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Data badan pesawat
No
Spesifikasi
Karakteristik
1
Airfoil
NACA 1412 modifikasi
2
Posisi Wings
Parasol
3
Posisi Tail
Conventional Tail
4
Wing Span
2300 mm
5
Length
1060 mm
6
Flying Weight
7200 g
7
Thrust tersedia
13.26 pounds
8
Jumlah Sudu
2 Buah
9
Fuselage
Tipe 11
10
Material
Kayu Balsa
3.4.2 Spesifikasi Fluida
Spesifikasi fluida, dalam hal ini udara juga sangat diperlukan untuk
analisis simulasi dalam penelitian ini, berikut ini adalah properties dari udara :
23
Universitas Sumatera Utara
- Suhu saat penerbangan = 26,2 oC = 299,35 K (Suhu rata-rata kota medan.
Sumber
:
https://weather-and-climate.com/average-monthly-min-max-
temperature,medan,indonesia)
- Densitas udara = 1,17982 kg/m3 (hasil interpolasi seperti terlihat pada
tabel di bawah)
Tabel 3.2 Densitas Udara
0
� (kg/m³)
10
1,247
20
1,204
26,2
1,17982
30
1,165
40
1,128
T (°C)
1,293
kg m²/s m3 (hasil interpolasi
- Viskositas Udara dinamis 18,479 x
seperti terlihat pada tabel di bawah)
Tabel 3.3 Viskositas fluida dinamis
T (°C)
μ(
kg/m.s)
-50
14,8
0
17,2
20
18,2
26,2
18,479
40
19,1
60
20,0
3.4.3 Spesifikasi Airfoil Sayap
Airfoil yang digunakan pada pesawat NVC USU adalah NACA 1412
yang dimodifikasi, airfoil ini termasuk dalam kategori airfoil semi-simetris
24
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Koordinat NACA 1412
Sumber : http://airfoiltools.com/
Gambar 3.6 Dimensi sayap pesawat NVC USU (Dokumentasi)
3.5 Variabel Penelitian
Ditentukan dua buah variable penelitian, yakni variable terikat dan
variable bebas.
3.5.1 Variabel Terikat
Dalam penelitian ini di tetapkan variable terikat yakni:
1. Dimensi dan geometri airfoil
2. Properties dari udara
25
Universitas Sumatera Utara
3. Kecepatan pesawat
3.5.2 Variabel Bebas
Variable bebas pada penelitian ini dibatasi pada penentuan sudut serang
(angel of attack) dan sudut sirip (flap) pada airfoil
3.6 Urutan Proses Analisis
Untuk melakukan analisis simulasi pada airfoil ini, maka dibuat urutan
proses agar dalam pengerjaan tugas akhir ini dapat berjalan dengan baik.
3.6.1 Pengumpulan data awal
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data tentang informasi yang
berkaitan dengan sayap pesawat NVC USU dan airfoil NACA 1412 serta
spesifikasi data yang dibutuhkan untuk dilakukan penelitian.
3.6.2 Studi literatur
Penelitian ini harus berlandaskan pada azas azas teoritis yang diakui di
dalam dunia keteknikan secara ilmiah sehingga dapat dijadikan rujukan
penyelesaian penelitian ini. Studi literatur ini dilakukan dengan cara
memperolehnya dari buku buku referensi, jurnal jurnal ilmiah, kumpulan
symposium, diskusi personal, atau bahkan lewat media internet.
Landasan teoritis ini menyangkut masalah dasar dasar mekanika fluida,
dasar-dasar aerodinamika penerbangan, khususnya terhadap pembahasan yang
berkaitan dengan airfoil.
3.6.3 Komputasi data
Data data yang dibutuhkan selam proses pengerjaan di input kedalam
proses komputasi data meliputi pemodelan bentuk geometri, simulasi awal untuk
memilih jenis airfoil dan sudut serang, kemudian melakukan simulasi kedua
dengan memvariasiakan sudut serang untuk memperoleh daftar tabel distribusi
tekanan dan kecepatan sehingga dapat dihubungkan antara angel of attack dengan
pengaruh tekanan dan kecepatan fluida yang mengalir pada airfoil.
26
Universitas Sumatera Utara
3.6.4 Pembahasan hasil komputasi data
Pada tahapan ini akan dilakukan pembahasan terhadap masing-masing
hasil simulasi dengan berbagai input variabel bebasnya untuk kemudian
dibandingkan hasilnya sehingga didapat performansi yang maksimal yang terjadi
pada sudut serang dan sudut sirip tertentu.
3.6.5 Penarikan kesimpulan
Penarikan kesimpulan ini berdasarkan korelasi terhadap tujuan penelitian
yang telah ditetapkan sebelumnya. Dengan demikian diharapkan tidak terjadi
penyimpangan dari tujuan penelitian.
3.7 Diagram Alir Penelitian
Secara garis besar, pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan
berurutan dan sistematis seperti ditunjukkan pada gambar 3.7 berikut.
27
Universitas Sumatera Utara
MULAI
Studi Awal
Pengumpulan
Data
Penolahan Data
Analisa Data
KESIMPULAN
SELESAI
Gambar 3.7 Diagram Alir Penelitian
28
Universitas Sumatera Utara
3.8 Prosedur Komputasi Data
Prosedur pembuatan model airfoil pesawat NVC USU untuk tahap komputasi
selanjutnya mengikuti tahapan-tahapan seperti berikut ini :
1. Input koordinat geometri airfoil
Koordinat airfoil diperoleh dari situs resmi edukasi Aerospace
Engineering http://airfoiltools.com/ dalam bentuk format file data dan
kemudian di konversi dengan Ms.Excell sehingga data koordinat dapat dilihat
dalam bentuk tabualasi. Melalui Ms.Excell ini juga di konversi kembali dalam
bentuk file text deliminated. Lalu memodifikasi bentuk geometri dengan
memasukkan data yang diperoleh dari pengukuran.
Gambar 3.8 Pemodelan sayap pesawat NVC USU (Dokumentasi)
2. Input besar sudut serang
Langkah selanjutnya adalah menginput besarnya sudut serang. Dalam
tahap ini sudut serang diinput bervariasi antara 0°, 5°, 10°, 15°,20°.
29
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Input sudut serang (Dokumentasi)
3. Input sudut sirip airfoil
Berikutnya adalah menginput sudut sirip airfoil sayap pesawat NVC USU,
dengan variasi: 0°,10°, 20°.
Gambar 3.10 Input sudut sirip (Dokumentasi)
30
Universitas Sumatera Utara
4.
Persiapan menjalankan sumulasi
Tahap ini merupakan langkah awal memasuki fase simulasi. Pada tahap ini
kita menentukan satuan yang akan digunakan.
Gambar 3.11 Penentuan sistem satuan
Satuan yang digunakan pada proses simulasi ini adalah satuan dengan
standard internasional (SI).
5.
Menentukan jenis aliran
Penentuan jenis aliran yang dimaksud disini adalah menentukan jenis aliran
fluida yang akan disimulasikan, apakah termasuk kategori aliran eksternal
ataupun internal. Karena proses yang berlangsung pada airfoil kondisi realnya
merupakan aliran eksternal, maka digunakan jenis aliran eksternal.
31
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12 Input jenis aliran fluida
6.
Input jenis fluida yang mengalir
Berdasarkan spesifikasi data pada sub bab 3.4.2 maka jenis fluida yang
diinput adalah fluida gas dengan pendekatan bahwa fluida yang bekerja
adalah udara.
Gambar 3.13 Input data jenis fluida yang mengalir
7.
Input data parameter kecepatan
32
Universitas Sumatera Utara
Pada tahap ini dilakukan setup data kecepatan aliran fluida. Data yang
dimasukkan adalah fluida mengalir 30 m/s dengan suhu 26,2°C atau
299,35 K.
Gambar 3.14 Input data parameter kecepatan
8.
Pembentukan computational domain
Computational domain merupakan bidang batas simulasi yang akan
dipengaruhi oleh laju aliran fluida kerja. Bentuk dari computational
domain ini dapat dilihat sebagai berikut.
Gambar 3.15 Pembentukan computtational domain
33
Universitas Sumatera Utara
9.
Menentukan hasil yang diinginkan (goal)
Goal yang ingin didapatkan dai proses simulasi ini adalah besar gaya yang
pada sumbu X dan sumbu Y.
Gambar 3.16 Menentukan Goal
10.
Menjalankan proses simulasi
Tahap ini merupakan tahap akhir dari proses simulasi
34
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.17 Menjalankan proses simulasi
Gambar 3.18 Proses simulasi
Jika terjadi error atau kesalahan dalam mendefinisikan kondisi
batas pada saat persiapan simulasi atau jika terjadi error dalam messhing,
maka akan muncul warning pada jendela info di bagian kiri bawah.
Selama tidak ada warning, maka proses berjalan lancar.
35
Universitas Sumatera Utara
3.7 Diagram Alir Simulasi
MULAI
PEMBUATAN GEOMETRI
PENDEFINISIAN BIDANG BATAS
GEOMETRI
PENENTUAN KONDISI BATAS
SIMULASI
PERIKSA
KONDISI
BATAS
PROSES
ITERASI
Tidak
ITERASI
KONVERGEN?
YA
PLOT HASIL
SELESAI
Gambar 3.19 Diagram Alir Simulasi
36
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil dari penelitian yang telah dikerjakan. Jenis
airfoil yang disimulasikan dalam penelitian ini adalah NACA 1412 modifikasi
dengan kecepatan fluida konstan pada 30 m/s. Dimana parameter aerodinamika
yang dipakai dalam penelitian ini adalah besarnya tekanan yang terjadi di
sekeliling airfoil, kecepatan fluida yang mengalir di sekeliling airfoil, dan gayagaya yang terjadi pada airfoil yang disebabkan oleh perubahan sudut serang dan
sudut sirip.
Hasil dari simulasi dalam penelitian ini berupa kontur sebaran tekanan di
sekeliling airfoil dan kontur sebaran kecepatan fluida yang mengalir di sekeliling
airfoil. Dan juga dapat dilihat gaya-gaya yang terjadi pada airfoil sehingga dapat
dihitung nilai
dan
dari airfoil pesawat UAV USU yang diteliti tersebut.
4.1 Mencari nilai bilangan Reynold
............................................................................................... (4.1)
Dimana : � = kecepatan pesawat = 30 m/s
� = chord (lebar sayap) = 0,36 m
= viskositas absolute fluida dinamis 18,479 x
Sehingga:
kg m²/s
� = kerapatan (densitas) fluida = 1,17982 kg/m³
�� �
=
= 689542.508
37
Universitas Sumatera Utara
4.2 Hasil simulasi pada sudut serang 0°
4.2.1 Hasil simulasi pada sudut serang 0° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 0° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.1 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
38
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 0° dan sudut
sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata tekanan di
permukaan bawah airfoil.
4.2.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 0o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.1 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 0o
dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.047670334019
0.048693829902
0.047009343975
0.0512089854877
Lift Force (Y) 1
[N]
0.485354877703
0.464991221933
0.457169866944
0.4853548777036
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
39
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
dan
:
Mencari nilai
..................................................................................... (4.2)
................................................................................... (4.3)
Dimana :
= Gaya Angkat (N)
= Gaya Hambat (N)
= Koefisien Angkat
= Koefisien Hambat
V
= Kecepatan Fluida (m/s)
A
= Luas permukaan sayap (m²)
Berikut adalah perhitungan untuk mencari nilai
:
�
Dengan cara yang sama mencari nilai
:
�
40
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Hasil simulasi pada sudut serang 0° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 0° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.3 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata kecepatan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.4 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip 10°
41
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil. Terdapat perubahan kecepatan pada
permukaan atas sirip yang menjadi kecil.
4.2.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameter-parameter
aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat dan gaya
hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model. Berikut ini
adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk sudut serang
0o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.2 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 0o
dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.097778508019
0.1040287668959
0.0910747659925
0.1254610785244
Lift Force (Y) 1
[N]
1.053612993183
1.091117616828
1.0506726185624
1.1686930516076
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
42
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil simulasi pada sudut serang 0° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 0° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.5 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Namun terdapat perubahan tekanan yang cukup besar pada pangkal sirip. Dan
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.6 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip 20°
43
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil dan berkurang saat berada di permukaan
atas sirip airfoil.
4.2.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 0o dan sudut sirip 20°:
Tabel 4.3 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 0o
dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.16618009042
0.177637069934
0.16618009042
0.19365454521
Lift Force (Y) 1
[N]
1.52174110566
1.61674927370
1.52174110566
1.70296691246
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
44
Universitas Sumatera Utara
4.3 Hasil simulasi pada sudut serang 5°
4.3.1 Hasil simulasi pada sudut serang 5° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 5° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.7 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.8 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
45
Universitas Sumatera Utara
kecepatan di permukaan bawah airfoil dan berkurang saat berada di permukaan
atas sirip sayap .
4.3.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 5o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.4 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 5o
dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.09236404134273
0.101918764660
0.092351030680
0.11625784162909
Lift Force (Y) 1
[N]
1.2102502117573
1.20328758366
1.171882668545
1.2172131569541
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
46
Universitas Sumatera Utara
4.3.2 Hasil simulasi pada sudut serang 5° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 5° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.9 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
47
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 5° dan sudut
sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
tekanan di permukaan bawah airfoil dan mengecil pada saat berada di sirip airfoil
4.3.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 5o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.5 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 5o
dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.1585800135809
0.1662372192296
0.158580013580
0.183812982319
Lift Force (Y) 1
[N]
1.732195066680
1.793398444686
1.732195066680
1.871290304224
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
48
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
mencari nilai
:
:
�
4.3.3 Hasil simulasi pada sudut serang 5° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 5° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.11 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip
20°
49
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.12 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 5° dan sudut
sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepaatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
tekanan di permukaan bawah airfoil namun kecepatan fluida berkurang saat
berada pad sirip airfoil.
4.3.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 5o dan sudut sirip 20°:
50
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 5o
dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.2655326702292
0.272876616844
0.259923627859
0.2883545820759
Lift Force (Y) 1
[N]
1.869148044504
1.90884450545
1.86110637970
1.97556594925
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.4 Hasil simulasi pada sudut serang 10°
4.4.1 Hasil simulasi pada sudut serang 10° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 10° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
51
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata kecepatan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur keccepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.14 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil leading edge (bagian depan) kecepatan
mencapai 55.070m/s namun berkurang seiring fluida menuju sirip pesawat.
52
Universitas Sumatera Utara
4.4.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 10o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.7 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 10o
dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.1702796643191
0.183013076273
0.170279664319
0.200930594450
Lift Force (Y) 1
[N]
1.702229271868
1.76310824653
1.6988055250
1.83352206203
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.4.2 Hasil simulasi pada sudut serang 10° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
53
Universitas Sumatera Utara
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 10° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.15 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil. Dan
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.16 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa kecepatan di
permukaan atas airfoil bagian depan memiliki kecepatan maksimalnya lebih dan
berkurang seriring fluida menuju sirip airfoil.
54
Universitas Sumatera Utara
4.4.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 10o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.8 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 10o
dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.2490400746289
0.257480478612
0.241455166475
0.278164448948
Lift Force (Y) 1
[N]
1.97772956915
2.01499391340
1.9694622486
2.08906426473
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.4.3 Hasil simulasi pada sudut serang 10° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
55
Universitas Sumatera Utara
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 10° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.17 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil dan
memiliki tekanan yang besar pada pangkal sirip airfoil. Dan selanjutnya untuk
hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.18 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa kecepatan di
permukaan atas airfoil memiliki kecepatan maksimal pada bagian depan airfoil
bernilai 60,866m/s dan berkurang seiring fluida menuju sirip airfoil.
56
Universitas Sumatera Utara
4.4.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 10o dan sudut sirip 20°:
Tabel 4.9 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 10o
dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.3550098066546
0.373121292609
0.353311790932
0.408119491531
Lift Force (Y) 1
[N]
2.312291167475
2.38326162488
2.31142049852
2.47901139595
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
57
Universitas Sumatera Utara
4.5 Hasil simulasi pada sudut serang 15°
4.5.1 Hasil simulasi pada sudut serang 15° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 15° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.19 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
58
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil.
4.5.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 15o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.10 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
15o dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.2923516292826
0.292351629282
0.28580766795
0.313293629816
Lift Force (Y) 1
[N]
1.908046612966
1.90804661296
1.877912578
1.9853039582
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
59
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.5.2 Hasil simulasi pada sudut serang 15° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 15° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.21 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip
10°
60
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan mulai timbul tekanan yang berada di pangkal sirip airfoil. Dan selanjutnya
untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.22 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
dipermukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata kecepatan
dipermukaan bawah airfoil.
4.5.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 15o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.11 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
15o dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.4661624922896
0.466965706343
0.448824746820
0.474861578417
Lift Force (Y) 1
[N]
2.274652290866
2.34398441709
2.27465229086
2.37452972210
61
Universitas Sumatera Utara
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.5.3 Hasil simulasi pada sudut serang 15° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 15° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.23 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil. Dan
62
Universitas Sumatera Utara
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
Gambar 4.24 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata tekanan di
permukaan bawah airfoil.
4.5.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 15o dan sudut sirip 20°:
63
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
15o dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.6298625273808
0.640937256817
0.629179369775
0.656096736412
Lift Force (Y) 1
[N]
2.518564662871
2.5759309933
2.51856466287
2.61506205197
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
64
Universitas Sumatera Utara
4.5 Hasil simulasi pada sudut serang 20°
4.5.1 Hasil simulasi pada sudut serang 20° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 20° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.25 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
65
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.26 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil.
4.5.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 20o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.10 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
20o dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Drag Force (X) 1
[N]
Lift Force (Y) 1
[N]
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
0.57351062
0.579301244
0.546225141
0.610565383
1.763448075
1.726360008
1.63641977
1.839322037
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
66
Universitas Sumatera Utara
�
mencari nilai
:
�
4.5.2 Hasil simulasi pada sudut serang 20° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 20° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.27 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
67
Universitas Sumatera Utara
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan mulai timbul tekanan yang berada di pangkal sirip airfoil. Dan selanjutnya
untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.28 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
dipermukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata kecepatan
dipermukaan bawah airfoil.
4.5.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 20o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.11 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
20o dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Drag Force (X) 1
[N]
Lift Force (Y) 1
[N]
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
0.792101677
0.83712091
0.792101677
0.872504111
1.968861876
2.09992858
1.968861876
2.208785272
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
68
Universitas Sumatera Utara
�
mencari nilai
:
�
4.5.3 Hasil simulasi pada sudut serang 20° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 20° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.29 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil. Dan
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
69
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.30 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata tekanan di
permukaan bawah airfoil.
4.5.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 20o dan sudut sirip 20°:
Tabel 4.12 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
20o dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Drag Force (X) 1
[N]
Lift Force (Y) 1
[N]
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
1.010517848
1.020293118
0.951979066
1.079594374
2.250899878
2.271483775
2.112506774
2.410441846
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
70
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.6 Tabulasi nilai-nilai hasil simulasi
Berikut ini adalah tabulasi dan diagram batang nilai koefisien angkat yang
dihasilkan tiap sudut serang airfoil pesawat.
Tabel 4.13 Nilai koefisien angkat terhadap sudut serang dan sudut sirip
Sudut Serang
Sudut Sirip
0
10
20
0
0,253938546
0,551252217
0,796177689
5
0,633205092
0,906287581
0,977941626
10
0,890609423
1,034751675
1,209794906
15
0,998293427
1,19010278
1,317717571
20
0,922639211
1,0300112082
1,177674873
71
Universitas Sumatera Utara
1.4
Koefisien Angkat
1.2
1
Sudut Sirip
0
Sudut Sirip
10
Sudut Sirip
20
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
5
10
15
20
Sudut Serang
Gambar 4.31 Diagram batang koefisien angkat vs sudut serang tiap sudut sirip
Seperti terlihat pada diagram diatas, nilai koefisien angkat airfoil terkecil
adalah saat keadaan airfoil berada pada sudut serang 0° dan sudut sirip 0°. Dan
nilai koefisien angkat terbesar adalah pada saat keadaan airfoil berada pada sudut
serang 15° dan sudut sirip 20°.
Berikut ini adalah tabulasi dan diagram batang nilai koefisien hambat
yang dihasilkan tiap sudut serang airfoil pesawat.
Tabel 4.14 Nilai koefisien hambat terhadap sudut serang dan sudut sirip
Sudut Sirip
Sudut Serang
0
10
20
0
0,02491205
0,051157892
0,086945723
5
0,0448325033
0,082969349
0,138927172
10
0,089090627
0,130298216
0,18574177
15
0,152958899
0,243897056
0,329545209
20
0,30006179
0,414429025
0,52870476
72
Universitas Sumatera Utara
0.6
Koefisien Hambat
0.5
0.4
Sudut Sirip
0
0.3
Sudut Sirip
10
0.2
Sudut Sirip
20
0.1
0
0
5
10
Sudut Serang
15
20
Gambar 4.32 Diagram batang koefisien hambat vs sudut serang tiap sudut sirip
Terlihat pada grafik di atas, koefisien hambat terkecil terjadi pada saat
airfoil berada pada sudut serang 0° dan sudut sirip 0°. Dan koefisien drag terbesar
adalah pada airfoil dengan keadaan sudut serang 15° dan sudut sirip 15°.
Grafik Koefisien Angkat dan Hambat VS
Sudut Sirip
Sudut Serang
Koefisien Angkat dan Hambat
1.4
0 angkat
10 angkat
1.2
20 angkat
1
0 hambat
0.8
10 hambat
0.6
20 hambat
0 angkat
0.4
10 angkat
0.2
20 angkat
0 hambat
0
0
5
10
Sudut Serang
15
20
10 hambat
20 hambat
Gambar 4.33 Grafik koefisien angkat & hambat VS sudut serang tiap sudut sirip
Terlihat pada grafik, sudut dengan sudut sirip 20° memiliki nilai koefisien
angkat paling tinggi pada tiap sudut serang, sekaligus memiliki koefisien hambat
73
Universitas Sumatera Utara
tertinggi pada setiap sudut serang airfoil. Ini berbanding terbalik dengan sudut
sirip 0° yang memiliki koefisien angkat dan hambat terkecil di setiap sudut serang
airfoil.
74
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa data simulasi maka didapatkan tiga hasil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Koefisien angkat dan hambat terbesar terjadi pada yang sama, yaitu pada saat
airfoil berada pada sudut serang 15° dan sudut sirip 20° yaitu sebesar
dan
. Sedangkan koefisien angkat dan hambat
terkecil terjadi pada sat yang sama dimana posisi airfoil berada pada sudut serang
0° dan sudut sirip 0° yaitu sebesar
dan
.
2. Semakin besar sudut sirip yang diberikan pada airfoil semakin besar pula
koefisien angkat dan koefisein hambat yang terjadi pada airfoil sayap, namun
terjadi penurunan koefisien angkat pada saat sudut serang airfoil berada pada 20°.
3. Pada simulasi kondisi Stall terjadi pada saat sudut serang airfoil berada diantara
15° dan 20°
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan pada penelitian selanjutnya adalah sebagai
berikut:
1. Lebih menguasai CFD sehingga dapat melakukan pengujian secara maksimal.
2. Lebih banyak membuat viariasi sudut sedang serang dan sudut sirip sayap pada
saat melakukan simulasi.
3. Melakukan simulasi hingga mendpatkan kondisi stall pada airfoil sayap pesawat.
68
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode analisis
simulasi. Secara umum metodologi yang digunakan dalam penelitian ini dibagi
dalam dua tahapan yaitu : Pemodelan geometri dengan menginput koordinat
airfoil dengan software Solidwork 2014 dan simulasi model airfoil dengan
menggunakan flow simulation yang telah terintegrasi pada software Solidwork
2014.
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini direncanakan berlangsung selama ± 5 bulan. Penelitian ini
dilaksanakan di Laboratorium Noise and Vibration Control program Magister
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3.2
Identifikasi Masalah
Riset yang mengacu pada pengembangan teknologi airfoil sebagai salah
satu bagian yang penting dalam dunia aerodinamika telah banyak dilakukan pada
tahun–tahun belakangan ini. Hasil dari berbagai eksperimen telah banyak
digunakan untuk mendesain airfoil dalam berbagai konfigurasi sayap yang sesuai
dengan penggunaannya. Karakteristik airfoil tergantung banyak hal, sehingga
dapat dikatakan bahwa tiap airfoil mempunyai penggunaan yang spesifik. Namun
hal–hal yang seperti diatas sering diabaikan dalam dunia pesawat terbang model,
hal itu disebabkan oleh para penggemar pesawat terbang model tidak ingin
dipusingkan oleh perhitungan dan analisa-analisa tentang pesawat. Hal inilah yang
mendasari penulis untuk menekankan penelitian ini pada analisa karakteristik
aerodinamika airfoil NACA 1412 modifikasi pada sayap pesawat terbang UAV
USU dengan menggunakan software berbasis Computional Fluid Dinamic (CFD).
20
Universitas Sumatera Utara
3.3
Spesifikasi Alat Uji Penelitian
Untuk melakukan simulasi komutasional pengujian diperlukan beberapa
alat pengujian dengan spesifikasi alat yang mendukung untuk melakukan proses
simulasi.
3.3.1 Perangkat Keras ( Hardware)
1.
Computer
Computer yang digunakan dalam penelitian ini adalah Computer
LAB NVC dengan spesifikasi sebagai berikut :
Processor: Intel Core i5
RAM
: 6 GB
CPU
: 3,10 GHz
Gambar 3.1 Spesifikasi computer laboratorium NVC (Dokumentasi)
21
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Perangkat Lunak ( Software )
Solidworks DS 2014
Solidworks adalah software yang digunakan untuk membangun geometri
model pesawat dan digunakan untuk melakukan simulasi CFD Berikut adalah
tampilan dari software Solidwork.
Gambar 3.2 Tampilan software Solidworks DS 2014 (Dokumentasi)
Selain untuk membangun geometri, pada penelitian ini software
solidworks juga digunakan untuk melakukan simulasi komputasi dinamika fluida,
dengan fitur Flow Simulation yang sudah terintegrasi.
Gambar 3.3 Tampilan Solidworks Flow Simulation. (Dokumentasi)
3.4
Spesifikasi Data Bahan Penelitian
Pada penelitian ini diperlukan spesifikasi data yang dibutuhkan untuk
proses simulasi yang membantu dalam perhitungan dan analisa gaya – gaya yang
terjadi pada model komputasional 2 dimensi yang dibangun. Karena itu maka
keakuratan data yang di input akan sangat mempengaruhi hasil dari perhitungan
dan analisa gaya – gaya yang terjadi.
22
Universitas Sumatera Utara
3.4.1 Spesifikasi Pesawat
Bahan simulasi yang dipakai dalam penelitian ini yaitu pesawat tanpa
awak NVC USU generasi ke – 3 seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Pesawat Prototipe NVC USU 3 (Dokumentasi)
Adapun spesifikasi data pesawat diperlihatkan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Data badan pesawat
No
Spesifikasi
Karakteristik
1
Airfoil
NACA 1412 modifikasi
2
Posisi Wings
Parasol
3
Posisi Tail
Conventional Tail
4
Wing Span
2300 mm
5
Length
1060 mm
6
Flying Weight
7200 g
7
Thrust tersedia
13.26 pounds
8
Jumlah Sudu
2 Buah
9
Fuselage
Tipe 11
10
Material
Kayu Balsa
3.4.2 Spesifikasi Fluida
Spesifikasi fluida, dalam hal ini udara juga sangat diperlukan untuk
analisis simulasi dalam penelitian ini, berikut ini adalah properties dari udara :
23
Universitas Sumatera Utara
- Suhu saat penerbangan = 26,2 oC = 299,35 K (Suhu rata-rata kota medan.
Sumber
:
https://weather-and-climate.com/average-monthly-min-max-
temperature,medan,indonesia)
- Densitas udara = 1,17982 kg/m3 (hasil interpolasi seperti terlihat pada
tabel di bawah)
Tabel 3.2 Densitas Udara
0
� (kg/m³)
10
1,247
20
1,204
26,2
1,17982
30
1,165
40
1,128
T (°C)
1,293
kg m²/s m3 (hasil interpolasi
- Viskositas Udara dinamis 18,479 x
seperti terlihat pada tabel di bawah)
Tabel 3.3 Viskositas fluida dinamis
T (°C)
μ(
kg/m.s)
-50
14,8
0
17,2
20
18,2
26,2
18,479
40
19,1
60
20,0
3.4.3 Spesifikasi Airfoil Sayap
Airfoil yang digunakan pada pesawat NVC USU adalah NACA 1412
yang dimodifikasi, airfoil ini termasuk dalam kategori airfoil semi-simetris
24
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Koordinat NACA 1412
Sumber : http://airfoiltools.com/
Gambar 3.6 Dimensi sayap pesawat NVC USU (Dokumentasi)
3.5 Variabel Penelitian
Ditentukan dua buah variable penelitian, yakni variable terikat dan
variable bebas.
3.5.1 Variabel Terikat
Dalam penelitian ini di tetapkan variable terikat yakni:
1. Dimensi dan geometri airfoil
2. Properties dari udara
25
Universitas Sumatera Utara
3. Kecepatan pesawat
3.5.2 Variabel Bebas
Variable bebas pada penelitian ini dibatasi pada penentuan sudut serang
(angel of attack) dan sudut sirip (flap) pada airfoil
3.6 Urutan Proses Analisis
Untuk melakukan analisis simulasi pada airfoil ini, maka dibuat urutan
proses agar dalam pengerjaan tugas akhir ini dapat berjalan dengan baik.
3.6.1 Pengumpulan data awal
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data tentang informasi yang
berkaitan dengan sayap pesawat NVC USU dan airfoil NACA 1412 serta
spesifikasi data yang dibutuhkan untuk dilakukan penelitian.
3.6.2 Studi literatur
Penelitian ini harus berlandaskan pada azas azas teoritis yang diakui di
dalam dunia keteknikan secara ilmiah sehingga dapat dijadikan rujukan
penyelesaian penelitian ini. Studi literatur ini dilakukan dengan cara
memperolehnya dari buku buku referensi, jurnal jurnal ilmiah, kumpulan
symposium, diskusi personal, atau bahkan lewat media internet.
Landasan teoritis ini menyangkut masalah dasar dasar mekanika fluida,
dasar-dasar aerodinamika penerbangan, khususnya terhadap pembahasan yang
berkaitan dengan airfoil.
3.6.3 Komputasi data
Data data yang dibutuhkan selam proses pengerjaan di input kedalam
proses komputasi data meliputi pemodelan bentuk geometri, simulasi awal untuk
memilih jenis airfoil dan sudut serang, kemudian melakukan simulasi kedua
dengan memvariasiakan sudut serang untuk memperoleh daftar tabel distribusi
tekanan dan kecepatan sehingga dapat dihubungkan antara angel of attack dengan
pengaruh tekanan dan kecepatan fluida yang mengalir pada airfoil.
26
Universitas Sumatera Utara
3.6.4 Pembahasan hasil komputasi data
Pada tahapan ini akan dilakukan pembahasan terhadap masing-masing
hasil simulasi dengan berbagai input variabel bebasnya untuk kemudian
dibandingkan hasilnya sehingga didapat performansi yang maksimal yang terjadi
pada sudut serang dan sudut sirip tertentu.
3.6.5 Penarikan kesimpulan
Penarikan kesimpulan ini berdasarkan korelasi terhadap tujuan penelitian
yang telah ditetapkan sebelumnya. Dengan demikian diharapkan tidak terjadi
penyimpangan dari tujuan penelitian.
3.7 Diagram Alir Penelitian
Secara garis besar, pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan
berurutan dan sistematis seperti ditunjukkan pada gambar 3.7 berikut.
27
Universitas Sumatera Utara
MULAI
Studi Awal
Pengumpulan
Data
Penolahan Data
Analisa Data
KESIMPULAN
SELESAI
Gambar 3.7 Diagram Alir Penelitian
28
Universitas Sumatera Utara
3.8 Prosedur Komputasi Data
Prosedur pembuatan model airfoil pesawat NVC USU untuk tahap komputasi
selanjutnya mengikuti tahapan-tahapan seperti berikut ini :
1. Input koordinat geometri airfoil
Koordinat airfoil diperoleh dari situs resmi edukasi Aerospace
Engineering http://airfoiltools.com/ dalam bentuk format file data dan
kemudian di konversi dengan Ms.Excell sehingga data koordinat dapat dilihat
dalam bentuk tabualasi. Melalui Ms.Excell ini juga di konversi kembali dalam
bentuk file text deliminated. Lalu memodifikasi bentuk geometri dengan
memasukkan data yang diperoleh dari pengukuran.
Gambar 3.8 Pemodelan sayap pesawat NVC USU (Dokumentasi)
2. Input besar sudut serang
Langkah selanjutnya adalah menginput besarnya sudut serang. Dalam
tahap ini sudut serang diinput bervariasi antara 0°, 5°, 10°, 15°,20°.
29
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Input sudut serang (Dokumentasi)
3. Input sudut sirip airfoil
Berikutnya adalah menginput sudut sirip airfoil sayap pesawat NVC USU,
dengan variasi: 0°,10°, 20°.
Gambar 3.10 Input sudut sirip (Dokumentasi)
30
Universitas Sumatera Utara
4.
Persiapan menjalankan sumulasi
Tahap ini merupakan langkah awal memasuki fase simulasi. Pada tahap ini
kita menentukan satuan yang akan digunakan.
Gambar 3.11 Penentuan sistem satuan
Satuan yang digunakan pada proses simulasi ini adalah satuan dengan
standard internasional (SI).
5.
Menentukan jenis aliran
Penentuan jenis aliran yang dimaksud disini adalah menentukan jenis aliran
fluida yang akan disimulasikan, apakah termasuk kategori aliran eksternal
ataupun internal. Karena proses yang berlangsung pada airfoil kondisi realnya
merupakan aliran eksternal, maka digunakan jenis aliran eksternal.
31
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12 Input jenis aliran fluida
6.
Input jenis fluida yang mengalir
Berdasarkan spesifikasi data pada sub bab 3.4.2 maka jenis fluida yang
diinput adalah fluida gas dengan pendekatan bahwa fluida yang bekerja
adalah udara.
Gambar 3.13 Input data jenis fluida yang mengalir
7.
Input data parameter kecepatan
32
Universitas Sumatera Utara
Pada tahap ini dilakukan setup data kecepatan aliran fluida. Data yang
dimasukkan adalah fluida mengalir 30 m/s dengan suhu 26,2°C atau
299,35 K.
Gambar 3.14 Input data parameter kecepatan
8.
Pembentukan computational domain
Computational domain merupakan bidang batas simulasi yang akan
dipengaruhi oleh laju aliran fluida kerja. Bentuk dari computational
domain ini dapat dilihat sebagai berikut.
Gambar 3.15 Pembentukan computtational domain
33
Universitas Sumatera Utara
9.
Menentukan hasil yang diinginkan (goal)
Goal yang ingin didapatkan dai proses simulasi ini adalah besar gaya yang
pada sumbu X dan sumbu Y.
Gambar 3.16 Menentukan Goal
10.
Menjalankan proses simulasi
Tahap ini merupakan tahap akhir dari proses simulasi
34
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.17 Menjalankan proses simulasi
Gambar 3.18 Proses simulasi
Jika terjadi error atau kesalahan dalam mendefinisikan kondisi
batas pada saat persiapan simulasi atau jika terjadi error dalam messhing,
maka akan muncul warning pada jendela info di bagian kiri bawah.
Selama tidak ada warning, maka proses berjalan lancar.
35
Universitas Sumatera Utara
3.7 Diagram Alir Simulasi
MULAI
PEMBUATAN GEOMETRI
PENDEFINISIAN BIDANG BATAS
GEOMETRI
PENENTUAN KONDISI BATAS
SIMULASI
PERIKSA
KONDISI
BATAS
PROSES
ITERASI
Tidak
ITERASI
KONVERGEN?
YA
PLOT HASIL
SELESAI
Gambar 3.19 Diagram Alir Simulasi
36
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil dari penelitian yang telah dikerjakan. Jenis
airfoil yang disimulasikan dalam penelitian ini adalah NACA 1412 modifikasi
dengan kecepatan fluida konstan pada 30 m/s. Dimana parameter aerodinamika
yang dipakai dalam penelitian ini adalah besarnya tekanan yang terjadi di
sekeliling airfoil, kecepatan fluida yang mengalir di sekeliling airfoil, dan gayagaya yang terjadi pada airfoil yang disebabkan oleh perubahan sudut serang dan
sudut sirip.
Hasil dari simulasi dalam penelitian ini berupa kontur sebaran tekanan di
sekeliling airfoil dan kontur sebaran kecepatan fluida yang mengalir di sekeliling
airfoil. Dan juga dapat dilihat gaya-gaya yang terjadi pada airfoil sehingga dapat
dihitung nilai
dan
dari airfoil pesawat UAV USU yang diteliti tersebut.
4.1 Mencari nilai bilangan Reynold
............................................................................................... (4.1)
Dimana : � = kecepatan pesawat = 30 m/s
� = chord (lebar sayap) = 0,36 m
= viskositas absolute fluida dinamis 18,479 x
Sehingga:
kg m²/s
� = kerapatan (densitas) fluida = 1,17982 kg/m³
�� �
=
= 689542.508
37
Universitas Sumatera Utara
4.2 Hasil simulasi pada sudut serang 0°
4.2.1 Hasil simulasi pada sudut serang 0° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 0° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.1 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
38
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 0° dan sudut
sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata tekanan di
permukaan bawah airfoil.
4.2.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 0o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.1 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 0o
dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.047670334019
0.048693829902
0.047009343975
0.0512089854877
Lift Force (Y) 1
[N]
0.485354877703
0.464991221933
0.457169866944
0.4853548777036
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
39
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
dan
:
Mencari nilai
..................................................................................... (4.2)
................................................................................... (4.3)
Dimana :
= Gaya Angkat (N)
= Gaya Hambat (N)
= Koefisien Angkat
= Koefisien Hambat
V
= Kecepatan Fluida (m/s)
A
= Luas permukaan sayap (m²)
Berikut adalah perhitungan untuk mencari nilai
:
�
Dengan cara yang sama mencari nilai
:
�
40
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Hasil simulasi pada sudut serang 0° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 0° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.3 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata kecepatan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.4 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip 10°
41
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil. Terdapat perubahan kecepatan pada
permukaan atas sirip yang menjadi kecil.
4.2.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameter-parameter
aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat dan gaya
hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model. Berikut ini
adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk sudut serang
0o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.2 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 0o
dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.097778508019
0.1040287668959
0.0910747659925
0.1254610785244
Lift Force (Y) 1
[N]
1.053612993183
1.091117616828
1.0506726185624
1.1686930516076
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
42
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil simulasi pada sudut serang 0° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 0° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.5 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Namun terdapat perubahan tekanan yang cukup besar pada pangkal sirip. Dan
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.6 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 0° dan sudut sirip 20°
43
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil dan berkurang saat berada di permukaan
atas sirip airfoil.
4.2.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 0o dan sudut sirip 20°:
Tabel 4.3 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 0o
dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.16618009042
0.177637069934
0.16618009042
0.19365454521
Lift Force (Y) 1
[N]
1.52174110566
1.61674927370
1.52174110566
1.70296691246
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
44
Universitas Sumatera Utara
4.3 Hasil simulasi pada sudut serang 5°
4.3.1 Hasil simulasi pada sudut serang 5° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 5° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.7 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.8 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
45
Universitas Sumatera Utara
kecepatan di permukaan bawah airfoil dan berkurang saat berada di permukaan
atas sirip sayap .
4.3.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 5o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.4 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 5o
dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.09236404134273
0.101918764660
0.092351030680
0.11625784162909
Lift Force (Y) 1
[N]
1.2102502117573
1.20328758366
1.171882668545
1.2172131569541
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
46
Universitas Sumatera Utara
4.3.2 Hasil simulasi pada sudut serang 5° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 5° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.9 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
47
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 5° dan sudut
sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
tekanan di permukaan bawah airfoil dan mengecil pada saat berada di sirip airfoil
4.3.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 5o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.5 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 5o
dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.1585800135809
0.1662372192296
0.158580013580
0.183812982319
Lift Force (Y) 1
[N]
1.732195066680
1.793398444686
1.732195066680
1.871290304224
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
48
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
mencari nilai
:
:
�
4.3.3 Hasil simulasi pada sudut serang 5° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 5° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.11 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 5° dan sudut sirip
20°
49
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.12 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 5° dan sudut
sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepaatan di permukaan atas airfoil lebih besar dibandingkan dengan rata-rata
tekanan di permukaan bawah airfoil namun kecepatan fluida berkurang saat
berada pad sirip airfoil.
4.3.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 5o dan sudut sirip 20°:
50
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 5o
dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.2655326702292
0.272876616844
0.259923627859
0.2883545820759
Lift Force (Y) 1
[N]
1.869148044504
1.90884450545
1.86110637970
1.97556594925
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.4 Hasil simulasi pada sudut serang 10°
4.4.1 Hasil simulasi pada sudut serang 10° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 10° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
51
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata kecepatan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur keccepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.14 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil leading edge (bagian depan) kecepatan
mencapai 55.070m/s namun berkurang seiring fluida menuju sirip pesawat.
52
Universitas Sumatera Utara
4.4.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 10o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.7 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 10o
dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.1702796643191
0.183013076273
0.170279664319
0.200930594450
Lift Force (Y) 1
[N]
1.702229271868
1.76310824653
1.6988055250
1.83352206203
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.4.2 Hasil simulasi pada sudut serang 10° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
53
Universitas Sumatera Utara
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 10° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.15 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil. Dan
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur kecepatan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Gambar 4.16 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa kecepatan di
permukaan atas airfoil bagian depan memiliki kecepatan maksimalnya lebih dan
berkurang seriring fluida menuju sirip airfoil.
54
Universitas Sumatera Utara
4.4.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 10o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.8 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 10o
dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.2490400746289
0.257480478612
0.241455166475
0.278164448948
Lift Force (Y) 1
[N]
1.97772956915
2.01499391340
1.9694622486
2.08906426473
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.4.3 Hasil simulasi pada sudut serang 10° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
55
Universitas Sumatera Utara
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 10° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.17 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil dan
memiliki tekanan yang besar pada pangkal sirip airfoil. Dan selanjutnya untuk
hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.18 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 10° dan sudut sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa kecepatan di
permukaan atas airfoil memiliki kecepatan maksimal pada bagian depan airfoil
bernilai 60,866m/s dan berkurang seiring fluida menuju sirip airfoil.
56
Universitas Sumatera Utara
4.4.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 10o dan sudut sirip 20°:
Tabel 4.9 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang 10o
dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.3550098066546
0.373121292609
0.353311790932
0.408119491531
Lift Force (Y) 1
[N]
2.312291167475
2.38326162488
2.31142049852
2.47901139595
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
57
Universitas Sumatera Utara
4.5 Hasil simulasi pada sudut serang 15°
4.5.1 Hasil simulasi pada sudut serang 15° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 15° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.19 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
58
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil.
4.5.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 15o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.10 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
15o dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.2923516292826
0.292351629282
0.28580766795
0.313293629816
Lift Force (Y) 1
[N]
1.908046612966
1.90804661296
1.877912578
1.9853039582
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
59
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.5.2 Hasil simulasi pada sudut serang 15° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 15° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.21 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip
10°
60
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan mulai timbul tekanan yang berada di pangkal sirip airfoil. Dan selanjutnya
untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.22 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
dipermukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata kecepatan
dipermukaan bawah airfoil.
4.5.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 15o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.11 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
15o dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.4661624922896
0.466965706343
0.448824746820
0.474861578417
Lift Force (Y) 1
[N]
2.274652290866
2.34398441709
2.27465229086
2.37452972210
61
Universitas Sumatera Utara
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.5.3 Hasil simulasi pada sudut serang 15° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 15° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.23 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil. Dan
62
Universitas Sumatera Utara
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
Gambar 4.24 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 15° dan sudut sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata tekanan di
permukaan bawah airfoil.
4.5.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 15o dan sudut sirip 20°:
63
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
15o dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
Drag Force (X) 1
[N]
0.6298625273808
0.640937256817
0.629179369775
0.656096736412
Lift Force (Y) 1
[N]
2.518564662871
2.5759309933
2.51856466287
2.61506205197
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
64
Universitas Sumatera Utara
4.5 Hasil simulasi pada sudut serang 20°
4.5.1 Hasil simulasi pada sudut serang 20° dan sudut sirip 0°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 20° dan sudut sirip 0° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.25 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip
0°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
65
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.26 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip 0°
Dari gambar hasil simulasi di atas dapat dilihat bahwa rata-rata
kecepatan di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata
kecepatan di permukaan bawah airfoil.
4.5.1.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 20o dan sudut sirip 0°:
Tabel 4.10 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
20o dan sudut sirip 0°:
Goal
Goal
Unit
Drag Force (X) 1
[N]
Lift Force (Y) 1
[N]
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
0.57351062
0.579301244
0.546225141
0.610565383
1.763448075
1.726360008
1.63641977
1.839322037
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
66
Universitas Sumatera Utara
�
mencari nilai
:
�
4.5.2 Hasil simulasi pada sudut serang 20° dan sudut sirip 10°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 20° dan sudut sirip 10° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.27 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip
10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil lebih kecil bila dibandingkan
67
Universitas Sumatera Utara
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil.
Dan mulai timbul tekanan yang berada di pangkal sirip airfoil. Dan selanjutnya
untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 4.28 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip 10°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
dipermukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata kecepatan
dipermukaan bawah airfoil.
4.5.2.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 20o dan sudut sirip 10°:
Tabel 4.11 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
20o dan sudut sirip 10°:
Goal
Goal
Unit
Drag Force (X) 1
[N]
Lift Force (Y) 1
[N]
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
0.792101677
0.83712091
0.792101677
0.872504111
1.968861876
2.09992858
1.968861876
2.208785272
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
68
Universitas Sumatera Utara
�
mencari nilai
:
�
4.5.3 Hasil simulasi pada sudut serang 20° dan sudut sirip 20°
Kecepatan dan tekanan merupakan parameter aerodinamika yang
digunakan dalam penelitian ini. Dari hasil simulasi dapat dilihat kontur sebaran
kecepatan dan tekanan airfoil NACA 1412 yang digunakan pada pesawat NVC
USU dengan sudut serang 20° dan sudut sirip 20° adalah sebagai berikut :
Gambar 4.29 Kontur sebaran tekanan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip
20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata tekanan
fluida yang mengalir pada permukaan bawah airfoil lebih besar bila dibandingkan
dengan rata-rata tekanan fluida yang mengalir pada permukaan atas airfoil. Dan
selanjutnya untuk hasil simulasi berupa kontur tekanan dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
69
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.30 Kontur kecepatan fluida pada sudut serang 20° dan sudut sirip 20°
Dari gambar hasil simulasi diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kecepatan
di permukaan atas airfoil lebih kecil dibandingkan dengan rata-rata tekanan di
permukaan bawah airfoil.
4.5.3.1 Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil
Gaya-gaya yang terjadi pada airfoil juga merupakan parameterparameter aerodinamika yang dibahas dalam penelitian ini. Dimana gaya angkat
dan gaya hambat dapat mempengaruhi performansi dari sebuah pesawat model.
Berikut ini adalah tabel gaya-gaya yang terjadi pada airfoil hasil simulasi untuk
sudut serang 20o dan sudut sirip 20°:
Tabel 4.12 Nilai gaya hambat dan gaya angkat hasil simulasi pada sudut serang
20o dan sudut sirip 20°:
Goal
Goal
Unit
Drag Force (X) 1
[N]
Lift Force (Y) 1
[N]
Nilai
Nilai rata-rata
Nilai Minimum
Nilai Maksimum
1.010517848
1.020293118
0.951979066
1.079594374
2.250899878
2.271483775
2.112506774
2.410441846
Dari data di atas kemudian dapat dicari nilai Koefisien Angakat dan
Koefisien
Hambat
yang
merupakan
koefisien-koefisien
yang
sangat
70
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi performansi dari pesawat model. Berikut adalah perhitungan
untuk mencari nilai
:
�
mencari nilai
:
�
4.6 Tabulasi nilai-nilai hasil simulasi
Berikut ini adalah tabulasi dan diagram batang nilai koefisien angkat yang
dihasilkan tiap sudut serang airfoil pesawat.
Tabel 4.13 Nilai koefisien angkat terhadap sudut serang dan sudut sirip
Sudut Serang
Sudut Sirip
0
10
20
0
0,253938546
0,551252217
0,796177689
5
0,633205092
0,906287581
0,977941626
10
0,890609423
1,034751675
1,209794906
15
0,998293427
1,19010278
1,317717571
20
0,922639211
1,0300112082
1,177674873
71
Universitas Sumatera Utara
1.4
Koefisien Angkat
1.2
1
Sudut Sirip
0
Sudut Sirip
10
Sudut Sirip
20
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
5
10
15
20
Sudut Serang
Gambar 4.31 Diagram batang koefisien angkat vs sudut serang tiap sudut sirip
Seperti terlihat pada diagram diatas, nilai koefisien angkat airfoil terkecil
adalah saat keadaan airfoil berada pada sudut serang 0° dan sudut sirip 0°. Dan
nilai koefisien angkat terbesar adalah pada saat keadaan airfoil berada pada sudut
serang 15° dan sudut sirip 20°.
Berikut ini adalah tabulasi dan diagram batang nilai koefisien hambat
yang dihasilkan tiap sudut serang airfoil pesawat.
Tabel 4.14 Nilai koefisien hambat terhadap sudut serang dan sudut sirip
Sudut Sirip
Sudut Serang
0
10
20
0
0,02491205
0,051157892
0,086945723
5
0,0448325033
0,082969349
0,138927172
10
0,089090627
0,130298216
0,18574177
15
0,152958899
0,243897056
0,329545209
20
0,30006179
0,414429025
0,52870476
72
Universitas Sumatera Utara
0.6
Koefisien Hambat
0.5
0.4
Sudut Sirip
0
0.3
Sudut Sirip
10
0.2
Sudut Sirip
20
0.1
0
0
5
10
Sudut Serang
15
20
Gambar 4.32 Diagram batang koefisien hambat vs sudut serang tiap sudut sirip
Terlihat pada grafik di atas, koefisien hambat terkecil terjadi pada saat
airfoil berada pada sudut serang 0° dan sudut sirip 0°. Dan koefisien drag terbesar
adalah pada airfoil dengan keadaan sudut serang 15° dan sudut sirip 15°.
Grafik Koefisien Angkat dan Hambat VS
Sudut Sirip
Sudut Serang
Koefisien Angkat dan Hambat
1.4
0 angkat
10 angkat
1.2
20 angkat
1
0 hambat
0.8
10 hambat
0.6
20 hambat
0 angkat
0.4
10 angkat
0.2
20 angkat
0 hambat
0
0
5
10
Sudut Serang
15
20
10 hambat
20 hambat
Gambar 4.33 Grafik koefisien angkat & hambat VS sudut serang tiap sudut sirip
Terlihat pada grafik, sudut dengan sudut sirip 20° memiliki nilai koefisien
angkat paling tinggi pada tiap sudut serang, sekaligus memiliki koefisien hambat
73
Universitas Sumatera Utara
tertinggi pada setiap sudut serang airfoil. Ini berbanding terbalik dengan sudut
sirip 0° yang memiliki koefisien angkat dan hambat terkecil di setiap sudut serang
airfoil.
74
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa data simulasi maka didapatkan tiga hasil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Koefisien angkat dan hambat terbesar terjadi pada yang sama, yaitu pada saat
airfoil berada pada sudut serang 15° dan sudut sirip 20° yaitu sebesar
dan
. Sedangkan koefisien angkat dan hambat
terkecil terjadi pada sat yang sama dimana posisi airfoil berada pada sudut serang
0° dan sudut sirip 0° yaitu sebesar
dan
.
2. Semakin besar sudut sirip yang diberikan pada airfoil semakin besar pula
koefisien angkat dan koefisein hambat yang terjadi pada airfoil sayap, namun
terjadi penurunan koefisien angkat pada saat sudut serang airfoil berada pada 20°.
3. Pada simulasi kondisi Stall terjadi pada saat sudut serang airfoil berada diantara
15° dan 20°
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan pada penelitian selanjutnya adalah sebagai
berikut:
1. Lebih menguasai CFD sehingga dapat melakukan pengujian secara maksimal.
2. Lebih banyak membuat viariasi sudut sedang serang dan sudut sirip sayap pada
saat melakukan simulasi.
3. Melakukan simulasi hingga mendpatkan kondisi stall pada airfoil sayap pesawat.
68
Universitas Sumatera Utara