Proposal Tugas Akhir Wind Tunnel - 2

PROPOSAL TUGAS AKHIR  SIMULASI WIND TUNNEL  SKALA LABOLATORIUM

Nama

: Azharyanto Fadhli

No. Pokok : 4314218045

JURUSAN TEKNIK MESIN  –  FAKULTAS  FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASILA JAKARTA 2016

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Wind tunnel   atau terowongan angin adalah alat riset dikembangkan untuk membantu dalam menganalisa efek angin yang bergerak atau di sekitar objek padat. Pada umumnya, perancangan terowongan angin berdasarkan dari data-data hasil eksperimen. Eksperimen ini menggunakan motor listrik untuk menghasilkan hembusan angin didalam terowongan angin. Dengan eksperimen yang dilakukan dapat dihasilkan kontribusi tekanan di setiap bagian-bagian terowongan angin tersebut dengan kontruksi terowongan angin yang telah dirancang. Untuk dizaman seperti sekarang ini, tentunya untuk menganalisa aerodinamis suatu benda atau kendaraan yang akan dirancang (terutama desain body), akan membutuhkan suatu alat yang dapat membantu dalam menganalisis hambatan angin yang dapat diterima. Namun jika suatu rancangan harus selalu membuat moke up terlebih dahulu dan lalu dilakukan pengujian,maka akan mengahabiskan banyak waktu dan biaya. Oleh karena itu, sekarang sudah banyak berkembangnya  software  yang dapat membantu menganalisa untuk mengoptimlakan dalam merancang wind tunel. Beberapa software seperti Ansys, SolidWorks, Inventor, Catia dan lain - lain yang dapat mengaplikasikan Computional Fluid Dynamic (CFD), sehingga dengan adanya software tersebut, perancang dapat merubah dan memilih sehingga desain bias sangat optimal tanpa memkan wakt dan biaya yang sangat mahal.

1.2.

Tujuan Penulisan

Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penulis dalam pelaksanaan tugas akhir ini diantaranya : 1. Dapat mensimulasikan wind tunnel  yang telah dirancang. 2. Mengetahui bentuk/shape seperti apa yang paling optimal. 3. Memaksimalkan aliran yang ada di test section dengan menggunakan axial  fan yang terdapat dipasaran untuk sekala lab.

1

4. Mengetahui nilai turbulensi, kecepatan dan tekanan yang terjadi pada test chamber.

1.3.

Rumusan Masalah

Terdapat beberapa rumusan masalah yang dapat diambil, yaitu: 1.  shape/  bentuk seperti apa yang paling optimal untuk design wind tunnel untuk kapasitas lab? 2. Berapa dimensi maksimum yang didapat untuk bagian test chamber ? 3. Berapa nilai turbulensi, kecepatan dan tekanan yang terdapat pada test chamber ?

1.4.

Batasan Masalah

Untuk memfokuskan apa yang akan dibahas dan mencegah meluasnya masalah, maka penulis akan membatasi masalah, yaitu pada simulasi wind tunnel yang telah dirancang sesuai dengan  Axial Fan yang diameter 1000 x 1000 mm, dengan kecepatan putar 1400 RPM dan mencoba dengan berbagai macam bentuk/shape (Square, Persegi 6, persegi 8 dan Lingkaran), sehingga mendapatkan wind tunel yang yang erukuran minimum 500 x 500 mm dan hasilnya optimal (turbulensi yang rendah pada aliran). 1.4.

Metodologi Penelitian

1. Studi literature, yaitu mempelajari buku-buku ataupun referensi yang lainnya yang berhubungan dengan Wind Tunnel dan CFD. 2. Mealakukan diskusi dan tanya jawab dengan dosen pembimbing dan pihak pihak yang berkompeten di bidangnya. 3. Melakukan diskusi dengan pihak perancang dalam menentukan Wind Tunnel seperti apa yang paling optimal dengan axial fan  yang sudah ditentukan. 4. Membuat perbandingan dan membuat kesimpulan dari hasil simulasi yang telah dilakukan.

2

BAB II DASAR TEORI 2.1

Pengertian Umum Win d Tunnel 

Terowongan angin digunakan untuk mensimulasikan keadaan sebenarnya pada suatu benda yang berada dalam pengaruh gaya-gaya aerodinamik dalam bidang aeronautika kinerja mekanika terbang ( flight mechanic) dari suatu benda terbang (aerial vechicle) dapat diuji secara experimental, dengan peralatan system pendukung yang memiliki kemampuan ukur enam derajat kebebasan ( degree of freedom), yaitu gaya, Fdrag, Fthrust, Fweight, Flift, Fside, momen, Mpitch, Mroll, Myaw. Obyek analisa ini sangat luas sehingga dibagi dalam beberapa sub klasifikasi. Pada bidang otomotif desain kendaraan modern menuntut bentuk (shape) yang futuristic tapi juga hambatan angin dapat direduksi sehingga konsumsi bahan bakar lebih hemat. Dalam hal ini reduksi Coefisien Drag dapat dilakukan melalui pengujian dengan terowongan angin. Selain itu juga menuntut kestabilan tinggi terutama saat menikung sehingga menuntut gaya tekan ke bawah (down force negative lift) yang optimal. Terowongan tipe ini biasanya menggunakan lantai seksi uji yang dapat bergerak sesuai kecepatan  jet  untuk menghilangkan pengaruh lapisan batas (boundary layer) lantai. 2.1.1

Jalur Rangkaian Wind Tunnel

Wind Tunnel  mempunyai dua jenis jalur rangkaian dalam aplikasinya, yang pertama yaitu dengan rangkaian terbuka (Open Circuit Tunnel) dan yang kedua yaitu dengan rangkaian tertutup (Close Circuit Tunnel). Namun untuk yang dibahas oleh penulis untuk Wind Tunnel  Rangkaian Terbuka. Wind Tunnel ini disebut tipe terbuka atau Open Circuit Tunnel  karena  pada sisi inlet   dan outlet  bersinggungan langsung dengan atmosfer. Untuk alliran udaranya sendiri akan digerakan oleh axial fan  yang diletakan di  bagaian belakang Wind Tunnel. Terdapat 4 bagian utama dari Wind Tunnel  rangkaian terbuka ini, yaitu Construction (Nozzle), Setling Chamber, Test Chamber  (tempat uji) dan Difuser .

3

Gambar 2.1 : Jalur Wind Tunnel  Rangkaian Terbuka.

2.1.2

Bagian  –  bagian Wind Tunnel Rangkaian Terbuka

Terdapat 4 bagian utama pada Wind Tunnel, yaitu Construction (Nozzle), Settling Chamber, Test Chamber, dan Diffusers. Berikut fungsi dari masing masing bagian Wind Tunnel .

a. Construction (Nozzle) Construction marupakan bagian terpenting dalam mendesain Wind Tunnel, aliran yang dihasilkannya sangat berpengaruh pada kualitas aliran di test chamber. Dengan bentuknya seperti gambar 2.2 ,  bertujuan untuk meningkatkan kecepatan aliran dan mengurangi aliran turbulen sebelum masuk ke test chamber.

Gambar 2.2 : Wind Tunnel Construction

4

 b. Settling chamber Settling chamber merupakan bagian dari Wind Tunnel rangkaian

terbuka

yang

diletakan

diawal

rangkaian.

Ketika

membutuhkan aliran udara yang berkualitas tinggi, sesuatu alat harus dipasang untuk meningkatkan aliran yang seragam dan mengurangi tingkat turbulen dalam aliran sebelum memasuki bagian construction. Komponen yang dipasang dibagian settling chamber yaitu biasa disebut Honneycombs. Walaupun honeycombs ini di pasang tidak akan mengurangi pressure dan keceparan yang masuk, karena hanya  berbentuk screen yang berfungsi sebagai penyearah aliran.

Gambar 2.3 : Settling Chamber 

c. Test Chamber Test Chamber merupakan tempat ditest-nya suatu permodelan yang telah dibuat. Aliran udara yang masuk ke test chamber ini sangat sekali dibutuhkan tingkat turbulen yang sangat rendah, semakin rendah maka akan semakin bagus dan akurat untuk hasil simulasi dari test yang

5

dilakukan. Ukuran untuk test chamber ini tergantung kepada  permodelan yang akan disimulasikan di wind tunnel.

Gambar 2.4 : Test Chamber 

d. Diffusers Fungsi utama dari Diffuser yaitu untu memulihkan tekanan stastis dalam rangka meningkatkan efisiensi dan menutup dari aliran sirkuit. Letak dari diffuser ini berada di setelah test chamber. Dan di  bagian akhir dari diffuser akan diletakan axial fan.

Gambar 2.5 : Diffuse

6

2.1.3

Kelebihan dan Kekurangan Pada Win d Tunnel 

Terowongan angin tipe rangkaian terbuka seperti ini juga mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan:

a. Biaya konstruksi relative rendah.  b. Wind Tunnel dapat diletakan didalam ruangan. Kerugian:

a. Angin

dan

suhu

(cuaca)

yang

terdapat

dilingkungan

dapat

mempengaruhi operasi dari wind tunnel.  b. Secara Umum lebih berisik saat beroprasi.

2.2 Pengertian Umum CFD (Computational D ynamics Fl ui d) 

Dinamika fluida komputasi, biasanya disingkat sebagai CFD (Computational  Dynamics Fluid), adalah cabang dari mekanika fluida yang menggunakan metode numerik dan algoritma untuk memecahkan dan menganalisis masalah yang melibatkan dari aliran fluida tersebut. Pada analisis ini komputer digunakan untuk melakukan  perhitungan yang diperlukan untuk mensimulasikan interaksi cairan dan gas dengan  permukaan yang didefinisikan oleh kondisi batas, dengan kecepatan tinggi superkomputer, agar hasil analisis yang lebih baik dapat dicapai. Diberbagai peneliti an yang sedang berlangsun, banyak menghasilkan perangkat lunak yang meningkatkan akurasi dan kecepatan skenario simulasi yang kompleks seperti mengalir transonik atau turbulen. Validasi awal dari perangkat lunak tersebut dilakukan menggunakan terowongan angin dengan validasi akhir datang dalam tes penerbangan.

7

BAB III RENCANA KERJA 3.1

Langkah-Langkah Pengerjaan

Adapun langkah-langkah yang akan dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Studi literatur 2. Konsultasi dengan dosen pemimbing 3. Penentuan Spesifikasi dan diskusi dengan pihak perancang 4. Pengolahan data dan melakukan simulasi 5. Penyempurnaan 6. Pembuatan laporan 3.2

Deskripsi Kerja

Tugas Akhir ini merupakan analisa yang dilakukan pada Wind Tunnel dengan cara melakukan simulasi pada software (CFD), membandingkan dan saling melengkapi sebagai upaya perancangan Wind Tunnel rangkaian terbuka untuk skala Lab, dengan Axial Fan yang sudah di tentukan.

Dan diharapkan hasil yang akan

dicapai maksimal untuk aliran yang masuk kedalam sesi uji ( test chamber).

8

Tabel 3.1 Jadwal Rencana Kerja Febuari  No

April

Mei

Juni

Kegiatan 1

1.

Maret

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

Studi Literatur

Konsultasi 2.

dengan dosen  pembimbing

Penentuan Spesifikasi dan 3.

diskusi dengan  pihak perancang

Pengolahan Data 4.

dan melakukan simulasi

5.

Penyempurnaan

Pembuatan 6. Laporan

9

4

DAFTAR PUSTAKA [1].Adnin Bin Mat Bahari, Muhammad, Design Construction, and Testing of an Open Loop Low-Speed Wind Tunnel , A Report of Bachelor of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering University Malaysia Pahang, 2012. [2].Miguel A. González Hernández(1), Ana I. Moreno López(1), Artur A. Jarzabek(1), José M. Perales Perales(1), Yuliang Wu(2) and Sun Xiaoxiao(2), Design Methodology for Quick and Low-Cost Wind Tunnel, (1) Polytechnic University of Madrid, Spain and (2) Beijing Institute of Technology, China, 2013. [3].J. B. Barlow, W. H. Rae, Jr, A. Pope-Low Speed Wind Tunnel Testing. 1-John Wiley & Sons (1999)

10

LAMPIRAN

DAFTAR RIWAYAT HIDUP Biodata Diri

 Nama

: Azharyanto Fadhli

Jenis kelamin

: Laki-laki

Tempat tanggal lahir

: Jakarta, 15 Mei 1993

Status

: Single

Kebangsaan

: Indonesia

 No. Kontak

: 0812-8891-9501

Pendidikan

2015  –  sekarang : Program Sarjana Teknik Mesin, Universitas Pancasila. 2011  –  2014

: D3 Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta.

Pengalaman Kerja

1. PT. Pustek E&T September 2014  –  sekarang Jr. Mechanica Engineering & Drafter

11