STUDI EKSPERIMEN PENGARUH PENGGUNAAN VORTEX
GENERATOR PADA AIRFOIL NACA 0012
DENGAN SMOKE GENERATOR
Setyo Hariyadi1.
Ramadhan Pradana Mahaputra1.
Jurusan Teknik Pesawat Udara.
Fakultas Teknik Penerbangan.
Politeknik Penerbangan Surabaya Jl.
Jemur Andayani I/73.
Surabaya 60236 Email : hudzaifahsetyo@gmail.
Abstrak Aerodinamika adalah salah satu cabang dinamika yang berkenaan dengan kajian pergerakan udara, khususnya ketika udara tersebut berinteraksi dengan benda padat.
Pada aerodinamika terdapat sebuah airfoil.
Untuk meningkatkan kinerja airfoil, pada bagian sayap pesawat dipasang vortex Aliran udara yang mengalir melalui sayap pesawat akan membentuk sebuah airfoil yang bisa menyebabkan pesawat tersebut bisa terbang.
Metode yang digunakan pada studi ini adalah simulasi menggunakan terowongan angin .
ind tunne.
Yang menghasilkan aliran udara yang membentuk menjadi airfoil dapat terlihat dengan menggunakan smoke generator.
Dengan benda uji NACA 0012 dengan sudut serang .
ngle of attac.
0ycu , 4ycu , 10ycu , 12ycu , 15ycu , dan 17ycu .
Dari hasil penelitian ini didapatkan peforma aerodinamika dan fenomena aliran udara di sekitar airfoil.
Pada penelitian ini ada perbedaan airfoil dengan menggunakan vortex generator, dan tidak menggunakan vortex generator.
Airfoil yang menggunakan vortex generator sudut separasinya lebih kecil daripada airfoil yang tidak menggunakan vortex generator.
Kata Kunci: Airfoil, lift, vortex generator, wind tunnel, smoke generator.
NACA 0012, dan angle of attack
PENDAHULUAN
Sejarah telah mencatat bahwa penemu pesawat terbang adalah Wilbur Wright dan Orville Wright atau kadang orang-orang menyebut mereka Wright bersaudara.
Ketika itu.
Wright bersaudara mengamati bagaimana burung memainkan sayapnya untuk menjaga keseimbangan di Mereka akhirnya memiliki ide untuk menciptakan sesuatu menyerupai burung yang menggunakan sayap agar bisa diterbangkan di udara.
Wing adalah airfoil yang disambungkan di masing-masing sisi fuselage dan merupakan permukaan yang mengangkat pesawat di udara.
Terdapat berbagai macam rancangan sayap, ukuran dan bentuk yang digunakan oleh pabrik pesawat.
Setiap rancangan sayap memenuhi kebutuhan dari kinerja yang diharapkan untuk rancangan pesawat tertentu.
Wing merupakan bagian terpenting dari suatu pesawat, karena wing menghasilkan lift .
aya angka.
ketika bergerak terhadap aliran udara karena bentuknya yang airfoil.
Airfoil adalah suatu bentuk geometri yang apabila ditempatkan di suatu aliran fluida akan memproduksi gaya angkat .
lebih besar dari gaya hambat .
Salah satu parameter geometris yang menentukan besarnya gaya angkat yang dihasilkan suatu airfoil adalah lokasi ketebalan maksimumnya.
Namun dalam konteks aerodinamika banyak benda yang dapat dilakukan pengujian, seperti diantaranya : aliran pada fluida bidang datar, aliran fluida pada benda yang bulat, aliran fluida pada benda yang menyerupai tetes air .
ering disebut airfoi.
dan bendabenda lainnya.
Dalam penelitian ini yang akan dijadikan sebagai bahan uji adalah airfoil.
Cara melakukan pengujian aerodinamika.
Yaitu dengan cara memanfaatkan wind tunnel .
erowongan angin yang ada di Hangar Politeknik Penerbangan Surabaya.
Wind tunnel bekerja dengan sistem penyedotan angin di dalam sebuah ruangan yang mempunyai bentuk menyerupai tabung venturi yang ada di dalamnya terdapat alat uji, yang berupa airfoil NACA 0012.
METODE
Pada bab ini akan dibahas mengenai metode penelitian yang akan digunakan yaitu metode simulasi terowongan angin .
ind tunne.
dengan software wind tunnel data recorder.
Benda uji berada di dalam terowongan angin .
ind tunne.
yang dialiri udara.
Pembuatan geometri airfoil dan terowongan angin dengan panjang 1 x 10,5 meter, hal ini dilakukan agar hasil yang didapat bisa divalidasi.
Model sayap yang digunakan dalam percobaan ini adalah sayap dengan profil Airfoil NACA 0012 dan dialiri dengan smoke generator yang berasal dari minyak mesin jahit yang dipanaskan oleh smoke generator, lalu di deliver lewat pipa kecil diujung airfoil.
Gambar 1 Profil Airfoil NACA 0012
Gambar 2 Posisi peletakan VG pada airfoil
Tabel 1 Parameter Eksperimen
PARAMETER
EKSPERIMEN
Shape
Trapezoida
AoA
0, 4, 10, 12, 15, 17
200 mm 0,182.
Susunan Straight 2 m/s Profil airfoil yang digunakan dalam penelitian ini adalah airfoil tipe NACA 0012 adalah plain airfoil dengan vortex generator jenis trapezium atau trapezoida flat plat.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah penelitian yang dilakukan dengan menggunakan smoke generator pada airfoil NACA 0012 dengan menggunakan vortex generator dan tidak menggunakan vortex generator dengan bentuk vortex generator berupa trapezoida yang dialiri dengan smoke generator, dengan kecepatan 2 m/s dan dengan sudut serang 0ycu , 4ycu , 10ycu , 12ycu , 15ycu , dan 17ycu .
Maka diambilah beberapa data dengan sudut pandang foto yang berbeda, dari sebelah samping, sebelah atas, dan sebelah belakang sebagai bukti penelitian tersebut telah dilakukan.
Hasil Penelitian Dari penelitian tersebut maka dapat disimpulkan bahwa airfoil yang tidak menggunakan trapezoida vortex generator titik separasi lebih panjang dan jika menggunakan trapezoida vortex generator titik separasi lebih rendah, sehingga pada saat menggunakan trapezoida vortex generator titik separasi pada airfoil tersebut lebih rendah dibandingkan tanpa menggunakan trapezoida vortex generator.
Dan dapat disimpulkan juga bahwa setiap perubahan angle of attack semakin rendah sudutnya, maka titik separasi yang didapatkan semakin pendek.
Jika semakin tinggi sudutnya, titik separasi yang didapatkan semakin besar dari ujung airfoil tersebut.
Analisis Titik Separasi Ada perbedaan antara menggunakan trapezoida vortex generator dengan tidak menggunakan trapezoida vortex generator.
Perbedaan terjadi pada aliran udara yang melewati airfoil.
Jika menggunakan trapezoida vortex generator maka aliran udara masih terarah dan mengikuti bentuk dari airfoil.
Sedangkan jika tidak menggunakan trapezoida vortex generator aliran udara terarah hanya saat dibagian depan airfoil tersebut.
Setelah melewati airfoil dan pada saat diatas, aliran udara tersebut tidak mengikuti bentuk dari airfoil, melainkan langsung terarah ke bagian belakang.
Karakteristik Aliran Smoke pada Airfoil tanpa Vortex Generator dan menggunakan Trapezoida Vortex Generator Penelitian menggunakan smoke generator untuk melihat aliran laminar dengan titik separasi yang tidak sama di setiap angle of attack menjadi turbulence boundary layer, untuk melihat gerakan pada titik separasi dan pengaruh penggunaan trapezoida vortex generator.
Pada airfoil NACA 0012 terdapat garis lurus membujur dari sisi kanan dan kiri airfoil, yang berfungsi untuk mengetahui titik separasi (Xs ) dengan titik berwarna merah, titik vortisasi (Xt ) dengan titik berwarna biru, titik transisi (Xl ) dengan titik berwarna oranye, dan titik stagnasi (Xp ) dengan titik berwarna hitam, sehingga dapat diketahui pengaruh penambahan trapezoida vortex generator pada berbagai angle of attack.
Nomer pada airfoil didapatkan dengan cara menghitung 1 bagian penuh airfoil dari leading edge hingga trailing edge.
Didapatkan 10 bagian dengan cara membagi 10% setiap bagian.
Vortex generator terdapat pada 20% dari leading edge, berarti terdapat pada garis nomer 0,2.
Gambar 3 menunjukan airfoil dalam posisi sudut serang 0ycu dengan kecepatan 2 m/s, gambar .
terlihat aliran smoke pada airfoil pada bagian bawah terdapat aliran laminar tanpa putus kearah trailing edge, namun pada bagian atas titik separasi terdapat pada garis 0.
8, titik transisi terdapat pada garis 0.
2 Ae 0.
7, titik vortisasi terdapat pada garis 0,9 yang menyebabkan aliran terputus dan membentuk vortisasi kearah trailing edge.
Gambar .
titik separasi terletak pada garis 0,4, titik transisi terdapat pada 0.
2 Ae 0.
3 dan titik vortisasi terlihat pada garis 0.
5 dan terus ke belakang.
Gambar .
terlihat titik separasi pada garis 0.
7, titik transisi terlihat pada garis 0.
2 Ae 0.
6, dan titik vortisasi berada pada 0.
9 hingga ke belakang.
Airfoil tanpa menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Airfoil menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Gambar 3 Aliran smoke generator dengan dengan sudut serang 0ycu Airfoil tanpa menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Airfoil menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Gambar 4 Aliran smoke generator dengan dengan sudut serang 4ycu .
Airfoil tanpa menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Airfoil menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Gambar 5 Aliran smoke generator dengan dengan sudut serang 10ycu .
Airfoil tanpa menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Airfoil menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Gambar 6 Aliran smoke generator dengan dengan sudut serang 12ycu Gambar 8 adalah penelitian yang terakhir dengan sudut serang 17ycu dengan kecepatan yang masih sama yaitu 2 m/s.
Setelah dilakukan penelitian dan dilakukan pengambilan beberapa data hasil yang didapatkan adalah sudut serang terlalu besar atau terlalu miring mengakibatkan titik separasi terlalu maju.
Gambar .
, .
, dan .
dengan sudut serang 17ycu sudah terjadi terjadi separasi pada saat aliran smoke menyentuh bagian leading edge, dan terjadi banyak vortisasi pada bagian belakang dan aliran smoke sudah tidak terarah lagi.
Pada gambar .
, .
, dan .
sama halnya dengan gambar sebelumnya .
, .
terjadi separasi ketika aliran smoke menyentuh leading edge, akan tetapi vortisasi berkurang banyak dari gambar sebelumnya dan aliran smoke yang mengarah keatas lebih teratur daripada gambar .
, .
, dan .
airfoil tanpa menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Airfoil menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Gambar 7 Aliran smoke generator dengan dengan sudut serang 15ycu .
Airfoil tanpa menggunakan Vortex Generator .
ampak ata.
Airfoil menggunakan Vortex Generator .
ampak belakan.
Gambar 8 Aliran smoke generator dengan dengan sudut serang 17ycu Kesimpulan Dari hasil penelitian simulasi pengukuran titik separasi pada upper surface area pada airfoil NACA 0012 menggunakan wind tunnel, dapat disimpulkan bahwa :
Penggunaan vortex generator pada permukaan airfoil NACA 0012 bekerja untuk mengurangi titik separasi dan terjadinya turbulensi pada upper surface area pada airfoil NACA 0012.
Pada airfoil yang telah ditambahkan trapezoida vortex generator, perubahan aliran udara yang melewati upper surface area pada airfoil NACA 0012 dari laminar boundary layer menjadi turbulence boundary layer terjadi lebih cepat dibandingkan dengan tanpa menggunakan trapezoida vortex generator.
Penambahan trapezoida vortex generator pada airfoil dapat menunda titik separasi yang terjadi pada upper surface area pada airfoil NACA 0012.
DAFTAR PUSTAKA