Simulasi Aerodinamis Dan Tegangan Propeler Pesawat Tipe Airfoil Naca M6 Melalui Analisa Komputasi Dinamika Menggunakan Material Paduan (94% Al-6% Mg)

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Propeler adalah sekumpulan dari bilah atau sayap yang berputar dan memiliki

fungsi sebagai alat penggerak mekanik, misalnya pada pesawat terbang, kapal laut,
hovercraft, dan lain-lain. Propeler merubah gaya putar menjadi gaya dorong untuk
menggerakkan pesawat dengan fluida sebagai pemutar bilah-bilah yang bersumbu
pada poros. Bagian dari gaya ke depan merupakan kekuatan dorong dan bagian yang
bertindak dalam bidang rotasi adalah torsi propeller. Pada umumnya ada empat gaya
yang bekerja pada pesawat yaitu gaya angkat (Lift), gaya hambat (Drag), gaya beban
pesawat (Weight), dan gaya dorong (Thrust). Berdasarkan keempat gaya tersebut,
propeler memiliki fungsi untuk menghasilkan gaya dorong atau thrust pada pesawat.
Propeler memiliki banyak tipe antara lain fixed pitch, ground adjustable
pitch, two position, controllable pitch, constant speed, full feathering, reversing dan
beta control. Propeler memiliki dua atau lebih bilah yang terhubung pada porosnya.
Setiap bilah adalah airfoil yang bertindak sebagai sayap yang berputar karena faktorfaktor aerodinamika yang mempengaruhinya. Propeler berputar menciptakan tekanan
rendah di depannya, seperti pada sayap yang membuat tekanan rendah pada bagian

atas sayap. Hanya tidak seperti sayap yang melaju rata, propeler ini bergerak lebih
cepat di ujung bilahnya. Untuk mengatasinya, sudut bilah propeler dibuat berbeda
antara ujung dengan pangkalnya, maka bilah tersebut terlihat terpilin atau terpuntir.
Bilah seperti ini membuat sudur serang (Angle of Attack) yang cukup rata dan gaya
dorongnya seragam pada setiap titik. Perkembangan teknologi telah meungkinkan
penganalisaan propeller yang jauh lebih mudah, cepat, dan hemat biaya dengan
menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dibandingkan dengan
menganalisa produk jadi.
Simulasi perhitungan dinamika fluida ini dilakukan untuk mendapatkan
medan kecepatan dan distribusi tekanan, karena dengan mengetahui kedua hal
tersebut maka perhitungan selanjutnya seperti perhitungan gaya, perpindahan panas

Universitas Sumatera Utara

dan lain-lain dapat dilakukan untuk keperluan analisa, evaluasi atau disain suatu
struktur yang melibatkan fluida.

1.2

Perumusan Masalah

Berdasakan latar belakang tersebut, penulis tertarik untuk melakukan

penelitian pada analisis aerodinamis propeler dengan 3 bilah yang menggunakan
material paduan Aluminium Magnesium. Oleh karena itu maka penulis membahas
analisa perubahan aliran udara dan kontur tegangan yang terjadi pada saat propeler
berputar pada variasi kecepatan putar menggunakan simulasi numerik CFD.

1.3

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini dibagi menjadi atas tujuan umum dan tujuan khusus :
1.3.1

Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah mengetahui karakterisitik
perubahan aliran udara dan kontur tegangan yang terjadi ketika
propeler berputar pada variasi kecepatan yang telah ditentukan.

1.3.2

Tujuan Khusus
Secara khusus tujuan penelitian ini adalah :
1. Permodelan propeler 3 bilah dengan tipe airfoil NACA M6
menggunakan software Solidwork.
2. Mendapatkan visual karakteristik perubahan aliran udara yang
terjadi pada propeler yang berputar pada kecepatan putar 1000
rpm, 1500 rpm, 2000 rpm, dan 2500 rpm.
3. Mendapatkan kontur tegangan yang terjadi ketika propeler
berputar menggunakan software Ansys.
4. Perhitungan Noise (Sound Power Level) pada propeler.

1.4

Batasan Masalah
Batasan Masalah pada penelitian ini adalah :
1. Simulasi aliran udara dan tegangan dengan menggunakan software

Solidwork dan Ansys.

Universitas Sumatera Utara

2. Propeller ini berputar pada kecepatan putar 1000 rpm, 1500 rpm, 2000
rpm, dan 2500 rpm dan menggunakan 3 bilah.

1.5

Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Bagi peneliti, dapat menambah wawasan dan pengetahuan serta
pengalaman dalam menggunakan material Alumunium dan Magnesium
dalam proses pengecoran propeler dan dalam penggunaan simulasi
komputasi CFD.
b. Bagi akademik, penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi tambahan
dalam proses pembuatan sebuah propeler dengan material Alumunium dan
Magnesium.

1.6

Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar

tiap bab adalah pada bab pertama memberikan gambaran menyeluruh mengenai
tugas akhir yang meliputi pembahsana latar belakang, perumusan dan batasan
masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
Pada bab kedua berisikan tinjauan pustaka, diantaranya mengenai propeler,
gaya dan tegangan propeler, studi literatur yang berkaitan dengan penelitian dan teori
tentang CFD.
Pada bab ketiga memuat metode dari penelitian ini yang meliputi langkahlangkah pengerjaan simulasi airfoil tipe NACA M6, metode simulasi aliran udara
dengan Solidwork dan simulasi tegangan dengan Ansys.
Pada bab keempat berisikan tentang modelling propeller 3 bilah dengan tipe
airfoil NACA M6, hasil simulasi aliran udara dan simulasi tegangan dan
perbandingan hasil simulasi dengan propeller 2 bilah.
Pada bab kelima berisikan kesimpulan dan saran tugas akhir ini, yaitu
berisikan nilai-nilai hasil simulasi. Selanjutnya adalah daftar pustaka dan lampiran.

Universitas Sumatera Utara