Studi Eksperimental Dan Simulasi Turbulensi Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Karakteristik Kebisingan Prototipe Propeller Rendah Bising
STUDI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI TURBULENSI
PENGARUH VARIASI PUTARAN TERHADAP KARAKTERISTIK
KEBISINGAN PROTOTIPE PROPELLER RENDAH BISING
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
AFRIZAL NURFI
100401006
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Abstrak
Pesawat model adalah pesawat terbang tanpa awak yang dikendalikan dari jarak jauh
oleh pilot atau mampu mengendalikan dirinya sendiri sesuai dengan program yang
telah ditentukan. Pesawat tak berawak berfungsi untuk keperluan pengintaian atau
untuk misi ke luar angkasa misalnya oleh militer atau badan luar angkasa disebut
UAV (Unmanned Air Vehicle). Permasalahan kebisingan pada pesawat tanpa awak
sedang menjadi konsentrasi penelitian yang terus meningkat dari tahun ke tahun.
Salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh pesawat tanpa awak yang bertujuan untuk
melakukan pengintaian adalah rendahnya tingkat kebisingan dari pesawat tersebut.
Sumber utama dari kebisingan pesawat yang digerakkan oleh propeller terletak pada
propeller itu sendiri. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan kajian eksperimental
karakteristik dan menganalisa kebisingan serta energi turbulensi pada sebuah
prototipe propeller rendah bising. Pengukuran dilakukan dengan variasi putaran 600
rpm – 1800 rpm dengan arah horizontal, vertical, dan aksial. Dari analisa kebisingan
yang dihasilkan dari prototipe propeller nilai kebisingan terbesar terdapat pada arah
aksial (Y+) di putaran 1800 rpm jarak 1 m dengan nilai 93.2 dB dan nilai energi
turbulensinya 22.438 J/Kg.
Kata kunci : Pesawat model, UAV, Propeller, Kebisingan, Turbulensi.
Universitas Sumatera Utara
Abstract
Model aircraft is an unmanned aircraft controlled remotely by pilots or able
controlling itself in accordance with the specified program.Unmanned aircraft serves
to conduct reconnaissance or for space mission,for example by the military or space
agency called UAV (Unmanned Air Vehicle).The problem of noise in the unmanned
aircraft is being to concentration of research that increase each year.One of the
condition must be fullfilled by an unmanned aircraft to carry out the reconnaissance
is the lowest noise level of the aircraft.The main source of noice aircraft which
driven by propeller is on the propeller itself.This research aims to conduct
experimental study characteristics and to analyze noise and energy of turbulence on a
prototype low propeller noise.Measurements were made in variations of rotation 600
rpm - 1800 rpm with a horizontal, vertical, and axial.Through of the noise analysis
which produced by the prototype propeller , the greatest value of noise contained in
the axial direction (Y + ) at 1800 rpm rotation distance of 1 m with a value 93.2 dB
and the value of turbulence energy 22 438 J / Kg.
Keyword : Model Aircraft,UAV,Propeller,Noise,Turbulence
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia
dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat guna
memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah “Studi Eksperimental
Dan Simulasi Turbulensi Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Karakteristik
Kebisingan Prototipe Propeller Rendah Bising”
Selama penulisan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Kedua Orang tua saya, M. Khairi dan Nurjannah, S.sos yang telah
memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas.
2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing yang telah
sabar dan banyak memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan pelajaran
berharga hingga skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. Syahril Gultom, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4.
Abangda Fadly Ahmad Kurniawan, ST selaku mahasiswa Magister Teknik
Mesin serta abangda Amma Mulya mahasiswa Teknik Mesin USU stambuk
2009 yang telah banyak memberi bimbingan dan nasehat.
5. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada
penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen
Teknik Mesin.
6. Saudara Nazwir Fahmi Damanik, Yogi Aldiansyah, Purwatmo, Irwan
Rosyadi, Toto Wibowo, Hutomo Wicaksono, Jeffry Machmuriza, dan temani
Universitas Sumatera Utara
teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk stambuk 2010, yang
telah banyak memberikan support dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini.
7. My dear Nia Sylviana yang telah setia mendampingi ditengah segala
kekurangan yang ada.
8. Semua orang yang telah menjadi guru dan pengalaman dalam setiap aktifitas
sosial yang terjalin.
Seperti kata pepatah “Tiada gading yang tak retak”, penulis menyadari bahwa
skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupun dari segi materi. Oleh sebab
itu, demi penyempurnaan skripsi ini kritik dan saran sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada
umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.
Medan,
November 2014
Penulis,
Afrizal Nurfi
NIM : 100401006
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR NOTASI .............................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 2
1.3 Tujuan Penilitian ................................................................................ 3
1.3.1 Tujuan Umum .......................................................................... 3
1.3.2 Tujuan Khusus .......................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ................................................................................. 3
1.5 Sistematika Penulisan.......................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... 5
2.1 Pesawat Tanpa Awak UAV .............................................................. 5
2.2 Propeller ........................................................................................... 6
2.2.1 Sejarah Perkembangan Teori Propeller .................................... 6
2.2.2 Desain Propeller Untuk Mengurangi Kebisingan ..................... 6
2.2.3 Kebisingan Pada Propeller ........................................................ 10
2.2.4 General Momentum Theory ...................................................... 11
2.2.5 Vortex – Blade Element Theory ................................................ 12
2.3 Airfoil ................................................................................................ 13
2.4 Kebisingan Aerodinamis ................................................................... 15
2.4.1 Suara ......................................................................................... 15
2.4.2 Kebisingan ................................................................................ 16
2.4.3 Jenis – Jenis Noise .................................................................... 17
2.4.4 Sinyal Noise .............................................................................. 20
iii
Universitas Sumatera Utara
2.4.5 Noise Contour ........................................................................... 21
2.4.6 Sumber Noise Aerodinamis ...................................................... 21
2.4.7 Parameter Kebisingan ............................................................... 23
2.4.8 Tingkat Kebisingan ................................................................... 25
2.4.9 Prosedur Dasar Mengendalikan Kebisingan ............................. 26
2.5 Material Paduan Aluminium - Magnesium ....................................... 27
2.6 Spesifikasi Pesawat Tanpa Awak………………………………......28
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 30
3.1 Waktu dan Tempat.......................................................................... 30
3.2 Bahan dan Alat ............................................................................... 30
3.3.1 Bahan Penelitian .................................................................. 30
3.3.2 Alat Penelitian .................................................................... 32
3.3 Metode Penelitian ........................................................................... 34
3.4 Set up peralatan .............................................................................. 35
3.5 Variabel yang diamati .................................................................... 36
3.6 Spesifikasi fluida ............................................................................ 37
3.7 Pelaksanaan Penelitian ................................................................... 37
3.8 Pengujian Turbulensi Propeller...................................................... 39
3.9 Diagram Alir Simulasi ................................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 44
4.1 Hasil Pengujian Kebisingan Pada Prototipe Propeller ................... 44
4.2 Noise Countour ............................................................................... 48
4.3 Analisa Kebisingan Prototipe Propeller ......................................... 52
4.4 Analisa Turbulensi Propeller .......................................................... 59
4.5 Perbandingan Hasil Kebisingan Eksperimental Dengan
Simulasi ......................................................................................... 65
iv
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 66
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 66
5.2 Saran ................................................................................................ 66
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 67
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Propeller pada pesawat tanpa awak ................................................... 2
Gambar 2.1 Pesawat tanpa awak (UAV) milik China .......................................... 5
Gambar 2.2 Gaya dorong dan torsi pada propeller ............................................... 7
Gambar 2.3 Bagian baling – baling pada propeller .............................................. 7
Gambar 2.4 Beban yang terjadi pada propeller .................................................... 8
Gambar 2.5 Jumlah baling – baling pada propeller pesawat tanpa awak ............. 10
Gambar 2.6 Aliran udara melalui propeller . ......................................................... 11
Gambar 2.7 Aliran udara yang melewati propeller . ............................................. 12
Gambar 2.8 Kecepatan efektif elemen melewati udara ........................................ 13
Gambar 2.9 Gelombang suara pada material ........................................................ 15
Gambar 2.10 Grafik sinyal noise .......................................................................... 20
Gambar 2.11 Noise Contour ................................................................................. 21
Gambar 2.12 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis ....................... 22
Gambar 2.13 Noise generation mechanisme pada propeller................................. 23
Gambar 2.14 Diagram phasa Al – Mg, Temperatur vs Mg .................................. 28
Gambar 3.1 Detail geometri propeller .................................................................. 31
Gambar 3.2 Wind Tunnel yang digunakan pada propeller ................................... 31
Gambar 3.3 Soud level meter ................................................................................ 32
Gambar 3.4 Tripod ................................................................................................ 32
Gambar 3.5 Kunci pas ........................................................................................... 33
Gambar 3.6 Kabel USB......................................................................................... 33
Gambar 3.7 Laptop................................................................................................ 33
Gambar 3.8 Meteran.............................................................................................. 34
Gambar 3.9 Rangkaian analisa pengukuran data .................................................. 35
Gambar 3.10 Skema pengujian prototipe propeller rendah bising ....................... 35
Gambar 3.11 Diagram alir proses pelaksanaan ..................................................... 37
Gambar 3.12 Koordinat airfoil clarck Y ............................................................... 38
Gambar 3.13 Pengisian koordinat airfoil clarck Y ............................................... 39
vi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14 Input sudut serang ........................................................................... 39
Gambar 3.15 Pemilihan jenis fluida ...................................................................... 40
Gambar 3.16 Diagram alir simulasi ...................................................................... 41
Gambar 4.1 Arah pengukuran ............................................................................... 42
Gambar 4.2 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1 meter .............................. 44
Gambar 4.3 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 3 meter .............................. 44
Gambar 4.4 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 5 meter .............................. 45
Gambar 4.5 Noise contour pada propeller (jarak 1 m, 600 rpm) .......................... 46
Gambar 4.6 Noise contour pada propeller (jarak 1 m, 1200 rpm) ........................ 47
Gambar 4.7 Noise contour pada propeller (jarak 1 m, 1800 rpm) ........................ 47
Gambar 4.8 Noise contour pada propeller (jarak 3 m, 600 rpm) .......................... 48
Gambar 4.9 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 1200 rpm) ....................... 49
Gambar 4.10 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 1800 rpm) ..................... 49
Gambar 4.11 Aliran kecepatan udara melewati propeller .................................... 57
Gambar 4.12 Kontur energi turbulensi pada propeller (600 rpm) ........................ 58
Gambar 4.13 Kontur energi turbulensi pada propeller (1200 rpm) ...................... 59
Gambar 4.14 Kontur energi turbulensi pada propeller (1800 rpm) ...................... 61
Gambar 4.15 Grafik perbandingan eksperimental dan simulasi........................... 63
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 SPL berdasarkan sumbernya ................................................................. 26
Tabel 3.1 Bahan penelitian .................................................................................... 30
Tabel 3.2 Spesifikasi fluida udara atmosfir........................................................... 36
Tabel 4.1 Data kebisingan prototipe propeller rendah bising ............................... 43
Tabel 4.2 Kebisingan yang dihasilkan arah Z,Y,X pada jarak 1 m ...................... 46
Tabel 4.3 Kebisingan yang dihasilkan arah Z,Y,X pada jarak 3 m ...................... 48
Tabel 4.4 Tekanan pada prototipe propeller rendah bising ................................... 52
Tabel 4.5 Hasil simulasi propeller clarck-Y (600 rpm) ........................................ 59
Tabel 4.6 Hasil simulasi propeller clarck-Y (1200 rpm) ...................................... 61
Tabel 4.7 Hasil simulasi propeller clarck-Y (1800 rpm) ...................................... 62
Tabel 4.8 Data hasil eksperimental dan simulasi .................................................. 63
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol
Satuan
P
Tekanan
N/m2
A
Luas permukaan
m2
Lw
Sound power
Watt
v
Kecepatan
m/sec
T
Temperatur
0
ω
Kecepatan sudut
Rad/sec
r
Jari – jari propeller
m
m
Massa
Kg
n
Putaran propeller
Rad/sec
f
Frekuensi
Hz
C
ix
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH VARIASI PUTARAN TERHADAP KARAKTERISTIK
KEBISINGAN PROTOTIPE PROPELLER RENDAH BISING
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
AFRIZAL NURFI
100401006
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Abstrak
Pesawat model adalah pesawat terbang tanpa awak yang dikendalikan dari jarak jauh
oleh pilot atau mampu mengendalikan dirinya sendiri sesuai dengan program yang
telah ditentukan. Pesawat tak berawak berfungsi untuk keperluan pengintaian atau
untuk misi ke luar angkasa misalnya oleh militer atau badan luar angkasa disebut
UAV (Unmanned Air Vehicle). Permasalahan kebisingan pada pesawat tanpa awak
sedang menjadi konsentrasi penelitian yang terus meningkat dari tahun ke tahun.
Salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh pesawat tanpa awak yang bertujuan untuk
melakukan pengintaian adalah rendahnya tingkat kebisingan dari pesawat tersebut.
Sumber utama dari kebisingan pesawat yang digerakkan oleh propeller terletak pada
propeller itu sendiri. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan kajian eksperimental
karakteristik dan menganalisa kebisingan serta energi turbulensi pada sebuah
prototipe propeller rendah bising. Pengukuran dilakukan dengan variasi putaran 600
rpm – 1800 rpm dengan arah horizontal, vertical, dan aksial. Dari analisa kebisingan
yang dihasilkan dari prototipe propeller nilai kebisingan terbesar terdapat pada arah
aksial (Y+) di putaran 1800 rpm jarak 1 m dengan nilai 93.2 dB dan nilai energi
turbulensinya 22.438 J/Kg.
Kata kunci : Pesawat model, UAV, Propeller, Kebisingan, Turbulensi.
Universitas Sumatera Utara
Abstract
Model aircraft is an unmanned aircraft controlled remotely by pilots or able
controlling itself in accordance with the specified program.Unmanned aircraft serves
to conduct reconnaissance or for space mission,for example by the military or space
agency called UAV (Unmanned Air Vehicle).The problem of noise in the unmanned
aircraft is being to concentration of research that increase each year.One of the
condition must be fullfilled by an unmanned aircraft to carry out the reconnaissance
is the lowest noise level of the aircraft.The main source of noice aircraft which
driven by propeller is on the propeller itself.This research aims to conduct
experimental study characteristics and to analyze noise and energy of turbulence on a
prototype low propeller noise.Measurements were made in variations of rotation 600
rpm - 1800 rpm with a horizontal, vertical, and axial.Through of the noise analysis
which produced by the prototype propeller , the greatest value of noise contained in
the axial direction (Y + ) at 1800 rpm rotation distance of 1 m with a value 93.2 dB
and the value of turbulence energy 22 438 J / Kg.
Keyword : Model Aircraft,UAV,Propeller,Noise,Turbulence
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia
dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat guna
memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah “Studi Eksperimental
Dan Simulasi Turbulensi Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Karakteristik
Kebisingan Prototipe Propeller Rendah Bising”
Selama penulisan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Kedua Orang tua saya, M. Khairi dan Nurjannah, S.sos yang telah
memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas.
2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing yang telah
sabar dan banyak memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan pelajaran
berharga hingga skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. Syahril Gultom, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4.
Abangda Fadly Ahmad Kurniawan, ST selaku mahasiswa Magister Teknik
Mesin serta abangda Amma Mulya mahasiswa Teknik Mesin USU stambuk
2009 yang telah banyak memberi bimbingan dan nasehat.
5. Seluruh Staf Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada
penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen
Teknik Mesin.
6. Saudara Nazwir Fahmi Damanik, Yogi Aldiansyah, Purwatmo, Irwan
Rosyadi, Toto Wibowo, Hutomo Wicaksono, Jeffry Machmuriza, dan temani
Universitas Sumatera Utara
teman mahasiswa Teknik Mesin USU khususnya untuk stambuk 2010, yang
telah banyak memberikan support dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini.
7. My dear Nia Sylviana yang telah setia mendampingi ditengah segala
kekurangan yang ada.
8. Semua orang yang telah menjadi guru dan pengalaman dalam setiap aktifitas
sosial yang terjalin.
Seperti kata pepatah “Tiada gading yang tak retak”, penulis menyadari bahwa
skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupun dari segi materi. Oleh sebab
itu, demi penyempurnaan skripsi ini kritik dan saran sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada
umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.
Medan,
November 2014
Penulis,
Afrizal Nurfi
NIM : 100401006
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR NOTASI .............................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 2
1.3 Tujuan Penilitian ................................................................................ 3
1.3.1 Tujuan Umum .......................................................................... 3
1.3.2 Tujuan Khusus .......................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ................................................................................. 3
1.5 Sistematika Penulisan.......................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... 5
2.1 Pesawat Tanpa Awak UAV .............................................................. 5
2.2 Propeller ........................................................................................... 6
2.2.1 Sejarah Perkembangan Teori Propeller .................................... 6
2.2.2 Desain Propeller Untuk Mengurangi Kebisingan ..................... 6
2.2.3 Kebisingan Pada Propeller ........................................................ 10
2.2.4 General Momentum Theory ...................................................... 11
2.2.5 Vortex – Blade Element Theory ................................................ 12
2.3 Airfoil ................................................................................................ 13
2.4 Kebisingan Aerodinamis ................................................................... 15
2.4.1 Suara ......................................................................................... 15
2.4.2 Kebisingan ................................................................................ 16
2.4.3 Jenis – Jenis Noise .................................................................... 17
2.4.4 Sinyal Noise .............................................................................. 20
iii
Universitas Sumatera Utara
2.4.5 Noise Contour ........................................................................... 21
2.4.6 Sumber Noise Aerodinamis ...................................................... 21
2.4.7 Parameter Kebisingan ............................................................... 23
2.4.8 Tingkat Kebisingan ................................................................... 25
2.4.9 Prosedur Dasar Mengendalikan Kebisingan ............................. 26
2.5 Material Paduan Aluminium - Magnesium ....................................... 27
2.6 Spesifikasi Pesawat Tanpa Awak………………………………......28
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 30
3.1 Waktu dan Tempat.......................................................................... 30
3.2 Bahan dan Alat ............................................................................... 30
3.3.1 Bahan Penelitian .................................................................. 30
3.3.2 Alat Penelitian .................................................................... 32
3.3 Metode Penelitian ........................................................................... 34
3.4 Set up peralatan .............................................................................. 35
3.5 Variabel yang diamati .................................................................... 36
3.6 Spesifikasi fluida ............................................................................ 37
3.7 Pelaksanaan Penelitian ................................................................... 37
3.8 Pengujian Turbulensi Propeller...................................................... 39
3.9 Diagram Alir Simulasi ................................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 44
4.1 Hasil Pengujian Kebisingan Pada Prototipe Propeller ................... 44
4.2 Noise Countour ............................................................................... 48
4.3 Analisa Kebisingan Prototipe Propeller ......................................... 52
4.4 Analisa Turbulensi Propeller .......................................................... 59
4.5 Perbandingan Hasil Kebisingan Eksperimental Dengan
Simulasi ......................................................................................... 65
iv
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 66
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 66
5.2 Saran ................................................................................................ 66
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 67
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Propeller pada pesawat tanpa awak ................................................... 2
Gambar 2.1 Pesawat tanpa awak (UAV) milik China .......................................... 5
Gambar 2.2 Gaya dorong dan torsi pada propeller ............................................... 7
Gambar 2.3 Bagian baling – baling pada propeller .............................................. 7
Gambar 2.4 Beban yang terjadi pada propeller .................................................... 8
Gambar 2.5 Jumlah baling – baling pada propeller pesawat tanpa awak ............. 10
Gambar 2.6 Aliran udara melalui propeller . ......................................................... 11
Gambar 2.7 Aliran udara yang melewati propeller . ............................................. 12
Gambar 2.8 Kecepatan efektif elemen melewati udara ........................................ 13
Gambar 2.9 Gelombang suara pada material ........................................................ 15
Gambar 2.10 Grafik sinyal noise .......................................................................... 20
Gambar 2.11 Noise Contour ................................................................................. 21
Gambar 2.12 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis ....................... 22
Gambar 2.13 Noise generation mechanisme pada propeller................................. 23
Gambar 2.14 Diagram phasa Al – Mg, Temperatur vs Mg .................................. 28
Gambar 3.1 Detail geometri propeller .................................................................. 31
Gambar 3.2 Wind Tunnel yang digunakan pada propeller ................................... 31
Gambar 3.3 Soud level meter ................................................................................ 32
Gambar 3.4 Tripod ................................................................................................ 32
Gambar 3.5 Kunci pas ........................................................................................... 33
Gambar 3.6 Kabel USB......................................................................................... 33
Gambar 3.7 Laptop................................................................................................ 33
Gambar 3.8 Meteran.............................................................................................. 34
Gambar 3.9 Rangkaian analisa pengukuran data .................................................. 35
Gambar 3.10 Skema pengujian prototipe propeller rendah bising ....................... 35
Gambar 3.11 Diagram alir proses pelaksanaan ..................................................... 37
Gambar 3.12 Koordinat airfoil clarck Y ............................................................... 38
Gambar 3.13 Pengisian koordinat airfoil clarck Y ............................................... 39
vi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14 Input sudut serang ........................................................................... 39
Gambar 3.15 Pemilihan jenis fluida ...................................................................... 40
Gambar 3.16 Diagram alir simulasi ...................................................................... 41
Gambar 4.1 Arah pengukuran ............................................................................... 42
Gambar 4.2 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1 meter .............................. 44
Gambar 4.3 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 3 meter .............................. 44
Gambar 4.4 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 5 meter .............................. 45
Gambar 4.5 Noise contour pada propeller (jarak 1 m, 600 rpm) .......................... 46
Gambar 4.6 Noise contour pada propeller (jarak 1 m, 1200 rpm) ........................ 47
Gambar 4.7 Noise contour pada propeller (jarak 1 m, 1800 rpm) ........................ 47
Gambar 4.8 Noise contour pada propeller (jarak 3 m, 600 rpm) .......................... 48
Gambar 4.9 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 1200 rpm) ....................... 49
Gambar 4.10 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 1800 rpm) ..................... 49
Gambar 4.11 Aliran kecepatan udara melewati propeller .................................... 57
Gambar 4.12 Kontur energi turbulensi pada propeller (600 rpm) ........................ 58
Gambar 4.13 Kontur energi turbulensi pada propeller (1200 rpm) ...................... 59
Gambar 4.14 Kontur energi turbulensi pada propeller (1800 rpm) ...................... 61
Gambar 4.15 Grafik perbandingan eksperimental dan simulasi........................... 63
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 SPL berdasarkan sumbernya ................................................................. 26
Tabel 3.1 Bahan penelitian .................................................................................... 30
Tabel 3.2 Spesifikasi fluida udara atmosfir........................................................... 36
Tabel 4.1 Data kebisingan prototipe propeller rendah bising ............................... 43
Tabel 4.2 Kebisingan yang dihasilkan arah Z,Y,X pada jarak 1 m ...................... 46
Tabel 4.3 Kebisingan yang dihasilkan arah Z,Y,X pada jarak 3 m ...................... 48
Tabel 4.4 Tekanan pada prototipe propeller rendah bising ................................... 52
Tabel 4.5 Hasil simulasi propeller clarck-Y (600 rpm) ........................................ 59
Tabel 4.6 Hasil simulasi propeller clarck-Y (1200 rpm) ...................................... 61
Tabel 4.7 Hasil simulasi propeller clarck-Y (1800 rpm) ...................................... 62
Tabel 4.8 Data hasil eksperimental dan simulasi .................................................. 63
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol
Satuan
P
Tekanan
N/m2
A
Luas permukaan
m2
Lw
Sound power
Watt
v
Kecepatan
m/sec
T
Temperatur
0
ω
Kecepatan sudut
Rad/sec
r
Jari – jari propeller
m
m
Massa
Kg
n
Putaran propeller
Rad/sec
f
Frekuensi
Hz
C
ix
Universitas Sumatera Utara