STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK LONGITUDINAL … · PENGONTROL PASIF TERHADAP GAYA DRAG PADA...

Proceeding Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS 1

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK LONGITUDINAL SILINDER TERIRIS TIPE-D SEBAGAIPENGONTROL PASIF TERHADAP GAYA DRAG PADA SILINDER UTAMA SIRKULAR

“Studi Kasus Untuk Variasi Jarak (0,6 ≤ S/D ≤1,5) dansilinder pengganggu”

Dapot Boni Tua Rajagukguk – 2108 100 536

Jurusan Teknik Mesin-FTI,Institut Teknologi Sepuluh NopemberKampus ITS,Keputih-Sukolilo,Surabaya-60111

AbstrakAplikasi bentuk dengan geometri silinder sirkuler

mengalami peningkatan seiring makin berkembangnyapembangunan, aplikasi yang sering dijumpai adalahdibidang konstruksi maupun teknik. Namun pemakaiangeometri silinder sirkuler tidak terlepas dari suatuproblematika mengenai adanya suatu gaya drag yangcenderung merugikan. Gaya drag itu sendiri ditimbulkanoleh adanya adverse pressure dan tegangan geser padasilinder sirkuler. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasiproblematika diatas tentang bagaimana mengurangi gayadrag pada silinder sirkuler dengan cara meningkatkankemampuan aliran fluida untuk mengatasi adanya adversepressure dan tegangan geser yang terjadi.

Pengontrolan Pasif atau sering disebut passive flowcontrol merupakan metode yang digunakan dalam penelitianini dimana silinder teriris tipe D dengan geometri ratio yanglebih kecil dari silinder utama sirkuler digunakan untukmempercepat transisi aliran dari laminer ke turbulent disilinder utama sirkuler sehingga dapat mengatasi adversepressure dan shear stress pada aliran di silinder utamasirkuler. Penelitian kali ini dilakukan secara eksperimentaldalam sebuah terowongan angin (Wind Tunnel) denganmenggunakan sebuah silinder sirkuler sebagai silinder utamadan sebuah silinder teriris tipe-D dengan d/D = 0,125sebagai pengganggu. Diameter silinder utama (D) = 60 mmdan panjang (L) = 600 mm. Untuk silinder pengganggumemiliki diameter (ds) = 7,5 mm dan panjang (L) = 600 mm.Silinder pengganggu yang digunakan adalah silinder tipe-Ddengan sudut iris (s) 65o dan sirkular. Pengujian dilakukandi dalam wind tunnel dengan menggunakan bilanganReynolds sebesar 5,3x104 dengan variasi jarak antar silinder0,6 ≤ S/D≤ 1,5.Karakteristik aliran yang akan diamati adalahdistribusi tekanan (CP), profil kecepatan aliran, pressure dragcoefficient (CDP), total drag coefficient (CDT) dan visualisasialiran menggunakan oil flow picture dari silinder utama.

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwasemakin besar nilai S/D, harga CDP maupun CDT silinderutama sirkular akan semakin kecil sampai jarak efektif1,375. Silinder pengganggu yang paling efektif menurunkangaya drag adalah silinder teriris tipe-D (θs=650)dibandingkan pengganggu sirkular.Kata kunci : passive flow control,silinderpengganggu,silinder utama sirkular,gaya drag, Adversepressure

1. PENDAHULUAN

Perkembangan ilmu pengetahuan yang sangat pesat saat initelah menghasilkan berbagai macam penelitian dalam bidangmekanika fluida. Salah satu penelitian yang paling banyakdilakukan adalah tentang aliran disekeliling silinder sirkularbaik itu dengan kajian dengan eksperimental maupunnumerical. Hal ini tidak terlepas dari semakin meningkatnyaberbagai aplikasi dalam kehidupan yang mengunakansilinder sirkular. Beberapa contoh aplikasi yangmenggunakan silinder sirkuler antara lain alat penukar panas(heat exchanger) yaitu pada shell and tube atau tube banks,bejana bertekanan ( boiler),konstruksi jembatan maupuninstalasi perpipaan diluar ruangan.

Aliran melintasi silinder sirkular cenderungmempunyai streamline yang simetris sehingga silindersirkular mempunyai hanya mempunyai gaya hambat (dragForce), hal ini diakibatkan oleh adanya adverse pressureyang berakibat timbulnya net pressure dimana net pressuretersebut terjadi karena terbentuknya flow separates. Adanyagaya hambat (drag force) tersebut sangat mengurangikualitas dari sistem aliran yang melintasi silinder sirkular.Dalam usaha mengurangi besarnya gaya drag (drag force)yang terjadi pada silinder sirkuler tersebut, lahirlah sebuahide untuk menggunakan pengontrol pasif dengan caramenggunakan silinder dengan geometri ratio yang lebihkecil dibandingkan dengan silinder utama. Perbedaanpengontrol pasif dengan pengontrol aktif adalah dalampengontrol pasif menggunakan mekanisme perubahandimensi dari silinder bukan perubahan properties aliranseperti yang dilakukan pada pengontrol aktif.

.2. Studi Dan Tinjauan Pustaka

2.1 Perencanaan Aliran Viscous dan Non ViscousFluida merupakan suatu subtansi yang dapat

mengalami deformasi secara berkelanjutan yang diakibatkanadanya tegangan geser. Aliran dibagi menjadi dua macamditinjau dari compresibilitasnya yaitu incompresible fluiddan compresible fluid. Aliran fluida baik fluidaincompressible maupun fluida compressible, jika dilihat dandikaji dari pengaruh viskositasnya, dapat dibedakan menjadidua aliran yaitu aliran viscous (viscous flow) dan aliran nonviscous (non viscous flow). Apabila suatu aliran fluidadimana efek dari viskositasnya diabaikan maka aliran fluidatersebut merupakan aliran non viscous sehingga alirantersebut tidak terbentuk boundary layer.


Pada daerah yang memiliki kuantitas kecepatanfreestream dan terletak jauh dari permukaan benda padat,pengaruh viskositas dalam alirannya dapat diabaikan,sedangkan pada daerah permukaan benda pada timbul gayagesek akibat viskositas fluida yang mengalir. Dengandemikian aliran melintasi permukaan benda tersebut akanmemiliki lapis batas yang memisahkan daerah viscid daninviscid. Dalam hal ini keberadaan dan karakteristik lapisbatas aliran muncul karena viskositas fluida itu sendiri.

Fluida yang bersentuhan langsung dengan suatulapis batas pada aliran viscous akan mempunyai kecepatanyang sama dengan batasan padat itu sendiri atau tidak terjadislip pada batasan padat tersebut. Shear stress pada aliranviscous laminar dipengaruhi secara langsung oleh viskositasfluida dan gradien kecepatan yang ada di dalam aliran fluidatersebut. Hal ini dirumuskan dalam persamaan sebagaiberikut :

τyx = dy

du

(2.1)dimana : τyx : tegangan geser (shear stress)

: viskositas absolut fluida

dy

du: gradien kecepatan

2.2 Penelitian Silinder Sirkuler K.Lam dan X.Fang (1994)Penelitian yang dilakukan oleh K.Lam merupakan

penelitian tentang aliran yang melintasi susunan silindersecara square sehingga dari penelitian ini hanya diambilcuplikan tentang penelitian aliran melintasi silinder tunggal.

Gambar 2. 10 Distribusi koefisien tekanan pada silinderutama: —, potential flow;▼, Re = 3200; ∆ , Re = 6400; ▪ ,

Re = 19000( Igarashi); ■ , Re = 35000 (Igarashi)

Pada hasil penelitian silinder sirkular oleh K.Lamdan X.Fong pada tahun 1994 dengan tambahan penelitianIgarashi (1981) pada Re=35000 seperti Gambar 2.10 ,dimana untuk Re=3,2x103 titik stagnasi terjadi pada θ=0o halini ditandai dengan harga CP pada titik tersebut sama dengan1, CP min terjadi pada θ =70o dan θ= 290o dengan harga CP= -1,2 dan titik separasi terjadi sekitar pada θ =90o dan θ=270o. Sedangkan untuk Re=3,5x104 titik stagnasi terjadipada θ =0o, CP min terjadi pada θ =70o dan θ =290o denganharga CP=-1,5 dan titik separasi terjadi sekitar pada θ =85o

dan θ =275o

Kedua hasil ini menunjukkan bahwa distribusi CPsebagai fungsi dari sudut posisi sudut kontur (θ) untuksilinder tanpa disturbance relatif simetri, atau dengan katalain streamlinenya simetri, sehingga wake yang dihasilkanjuga simetri akibatnya yang terjadi hanyalah gaya drag saja,sedangkan gaya lift tidak terjadi.

2.2.2 Penelitian Tentang Silinder Teriris Aiba dan Watanabe(1997)

Pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Aibadan Watanabe (1997), yaitu dengan menggunakan modelsilinder teriris tipe-I dan tipe-D (gambar 2.11). Tipe silinderyang digunakan dalam penelitian ini diperoleh denganmemotong kedua sisi dari circular cylinder paralel dengansumbu y. Sedangkan pada tipe D hanya teriris pada sisidepan.

Gambar 2. 11 Spesimen yang diuji Tipe- D dan Tipe- I(Aiba dan Watanabe, 1997)

Suatu benda pada posisi tegak terhadap aliran akanmempunyai drag yang besar akibat dari separasi aliran yangmelintasi benda. Banyak dilakukan orang untuk mereduksidrag tersebut. Eksperimen silinder pejal teriris yangdilakukan oleh Aiba dan Watanabe (1997) memberikanpengurangan drag yang sangat berarti.

Hasil eksperimen oleh Aiba dan Watanabe (1997)menunjukkan bahwa sebelum silinder pejal mengalamipengirisan, harga koefisien drag yang terjadi sebesar 1,2.Pengirisan dilakukan antara range 0o sampai 72,5o, koefisiendrag akan mengalami penurunan pada sudut pengirisan 45o

dan harga koefisien drag akan mencapai nilai minimum padasudut 53o dengan harga koefisien drag mendekati 50 % darisudut pengirisan 0o atau tanpa pengirisan. Kemudian hargakoefisien drag akan mengalami kenaikan seiring dengannaiknya sudut pengirisan (diatas 53o) sampai dengan sudutpengirisan 65o. Dari data hasil eksperimen tersebut dapatditampilkan dalam bentuk grafik hubungan antara koefisiendrag (CD) dengan sudut iris (s) seperti pada gambar 2.12.

Gambar 2.12 Grafik koefisien drag terhadap sudut iris(Aiba dan Watanabe, 1997)


. Pada penelitian ini dihasilkan bahwa hargakooefisien drag (CD) ditunjukkan sebagai fungsi sudut iris(). Harga CD minimum tampak pada sudut iris s = 53o darikedua tipe, baik untuk type-I maupun tipe-D.2.3 Penelitian tentang Passive Flow Control2.3.1 Penelitian Tsutsui dan Igarashi (2002)

Penelitian mengenai aliran fluida yang melaluisebuah silinder yang diganggu oleh sebuah silinder lain yangberdiameter lebih kecil (disturbance) telah dilakukan olehTsutsui dan Igarashi (2002) dengan memvariasikandiameter silinder pengganggu (d/D), jarak antara keduapusat silinder (L/D) dan harga bilangan Reynolds sepertigambar 2.13. Hasil penelitian tersebut mendapatkan bahwapenurunan harga koefisian drag (CD) disebabkan olehpeningkatan bilangan Reynolds (Re), d/D dan penurunanharga L/D.

Gambar 2.13. Skema Penelitian (Tsutsui dan Igarashi,2002)

Pada gambar 2.14 didapatkan bahwa harga CP padatitik stagnasi silinder utama mengalami penurunan denganadanya peningkatan bilangan Reynolds, dimana pada daerahini kecepatan aliran pada kontur mengalami deselerasisehingga harga CP akan mengalami kenaikan sampai padareattachment point yang kemudian akan mengalamiakselerasi sehingga menyebabkan penurunan harga CP.

Gambar 2.14 Grafik distribusi koefisien tekanan padasilinder sirkular (a)pengaruh Re (b) pengaruh d/D (Tsutsui

dan Igarashi, 2002)

Gambar 2.15. Grafik koefisien drag (Tsutsui dan .Igarashi,2002)

Harga CPb didapatkan semakin meningkat seiringdengan peningkatan bilangan Reynolds dan d/D, akan tetapititik separasi pada silinder sirkuler akan tertunda sehinggamenyebabkan lebar wake yang semakin sempit, dimana halini dapat menyebabkan penurunan harga CP pada titikstagnasi. Gambar 2.15 memperlihatkan bahwa semakin keciljarak L/D maka harga koefisien drag semakin kecil. Kondisioptimum penurunan harga pressure drag coefficient (CD)diperoleh pada nilai d/D = 0,25, L/D = 2, untuk Re kurangdari 41000. Sebagai contoh dengan d/D=0,25, L/D=1.75,Re=6,2x104 penurunan sebesar 73% dari koefisien dragsilinder tunggal. Grafik Koefisien of pressure (Cp)

Gambar 2.18 menunjukkan salah satu contoh grafikdistribusi tekanan dalam koefisen pressure untuk jarak(S/d)= 1,5, dimana untuk θs = 0o terlihat bahwa pada silinderutama sirkular, titik stagnasi tidak tampak hal ini disebakanmomentum fluida yang mengalir terhalang oleh adanyasilinder pengganggu dan terlihat terjadi decleration sejaksetelah θ = 0o dan θ = 360o dan percepatan baru terjadisetelah posisi θ = 30o dan θ = 330o, pada θ = 0o memilikiharga Cp sebesar -0,7. Sedangkan Cpmin terjadi pada θ = 85o

dan θ = 275o dengan harga Cp = -3,4 dan titik separasi terjadipada θ = 125o dan θ = 235o, dari sini tampak pergeseran titikseparasi kebelakang sekitar 50o dibanding bila silinder tidakdipasang silinder pengganggu.

Pada gambar 2.16. untuk θs = 53o terlihat bahwapada silnder utama sirkular, titik stagnasi tidak tampak halini disebakan momentum fluida yang mengalir terhalangoleh adanya silinder pengganggu dan terlihat terjadidecleration sejak setelah θ = 0o dan θ = 360o dan percepatanbaru terjadi setelah posisi θ = 35o dan θ = 325o, pada θ = 0o

memiliki harga Cp sebesar -0,9. Sedangkan Cpmin terjadipada θ = 80o dan θ = 280o dengan harga Cp = -3,3 dan titikseparasi terjadi pada θ = 120o dan θ = 240o, dari sini tampakpergeseran titik separasi kebelakang sekitar 45o dibandingbila silinder tidak dipasang silinder pengganggu.

-4

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Sudut Kontur (θ°)

Cp

D-Type 0 D-Type 53 D-Type 65 Tunggal

Gambar 2.18 Grafik distribusi Cp pada S/D 1.5 (catur 2006)

Pada gambar 2.18. untuk θs = 65o terlihat bahwapada silnder utama sirkular, titik stagnasi tidak tampak halini disebakan momentum fluida yang mengalir terhalangoleh adanya silinder pengganggu dan terlihat terjadidecleration sejak setelah θ = 0o dan θ = 360o dan percepatanbaru terjadi setelah posisi θ = 40o dan θ = 320o, pada θ = 0o

memiliki harga Cp sebesar -1,1. Sedangkan Cpmin terjadi


pada θ = 85o dan θ = 275o dengan harga Cp = -3,1 dan titikseparasi terjadi pada θ = 125o dan θ = 235o, dari sini tampakpergeseran titik separasi kebelakang sekitar 50o dibandingbila silinder tidak dipasang silinder pengganggu.

Dari ketiga variasi pemotongan silinderpengganggu diatas terlihat bahwa pada silinder utamasirkular distribusi Cp relatif sama dan Cpmin terendahdiperoleh pada θs = 0o serta pada θ = 0o harga Cp terendahdiperoleh untuk θs = 65o. Dimana pada θ = 0o dengan nilaiCp yang semakin rendah menunjukkan semakin kuatpengaruh wake silinder pengganggu yang berada dibagianupstream susunan terhadap bagian depan dari silinder utamasirkular yang berada dibagian downstream susunan. Padapitch ratio (S/d) = 1,5, untuk semua variasi silinderpengganggu terlihat adanya kecenderungan aliran stagnant(berhenti sesaat) pada bagian depan silinder utama sirkular,kemudian terjadi terjadi perlambatan sampai pada titiktertentu. Setelah melewati titik tersebut, aliran akanberakselerasi kebelakang sepanjang kontur dari silinderutama hingga mencapai tekanan minimum.

Koefisien Drag pressure (CDP)Hasil penelitian tersebut juga menunjukkan secara

umum terlihat bahwa untuk silinder pengganggu tipe-D 65o

mempunyai harga koefisien drag pressure (CDp) paling besarjika dibandingkan dengan silinder pengganggu yang lainnya,akan tetapi pada saat jarak pitch ratio (S/d) = 2 terlihat tipe-D 53o memiliki koefisien drag pressure (CDp) yang hampirsama dengan silinder pengganggu tipe-D 65o. Hal inimengindikasikan bahwa pada silinder pengganggu tipe-D65o memiliki wake yang paling besar dimana akanmengakibatkan gangguan yang terbesar pada silinder utamasirkular sehingga akan menyebabkan aliran fluida yangmelintasi kontur silinder utama sirkular memiliki energimomentum fluida yang lebih mampu mengatasi friksi danadverse pressure gradient, sehingga titik separasinya akanmengalami penundaan jauh kebelakang maka lebar wakeakan menyempit, yang mengakibatkan dragnya lebih kecildibanding silinder tanpa silinder pengganggu. Ini dapatdibuktikan pada gambar 2.19. yang menggambarkankoefisien drag pressure (CDp) pada silinder utama.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,25 1,5 1,75 2 2,25S/d

CDp

Silinder Pengganggu 0 Silinder Pengganggu 53 Silinder Pengganggu 65 Silinder Tunggal

Gambar 2.19. Grafik perbandingan koefisien drag untukpengaruh variasi rasio jarak (Catur Basuki Rachmawan,

2006)

Pada gambar 2.19. terlihat bahwa untuk silinderpengganggu tipe-D 65o mempunyai harga koefisien dragpressure (CDp) yang paling kecil jika dibandingkan denganpenggunaan silinder pengganggu yang lainnya. Hal inimembuktikan bahwa silinder pengganggu tipe-D 65o cukupefektif dalam mengurangi gaya drag pada silinder utama.Pada gambar 4.38. terlihat bahwa pengurangan koefisiendrag pressure (CDp) yang paling efektif pada silinder utamasirkular yaitu dengan pemasangan silinder pengganggu tipe-D 65o dengan jarak pitch ratio (S/d) = 1,5 dengan nilaisebesar 0,19 atau terjadi penurunan harga koefisien dragpressure (CDp) sebesar 82% jika dibandingkan dengansilinder utama sirkular tunggal.b. Penelitian Kualitatif dengan oil flow picture silinder

pengganggu tipe-D 65o tunggalPada visualisasi yang ditampilkan sebagai contoh

didapatkan bahwa pada silinder pengganggu tipe-D 65o

tunggal terletak pada beberapa titik stagnasi pada bagianupstream silinder pengganggu. Sedangkan letak titikseparasinya pada θ = 74o dan θ = 286o. Visualisasi oil flowsilinder pengganggu tipe-D 65o tunggal dapat dilihat padagambar 2.20. dibawah ini.

Gambar 2.20. Visualisasi oil flow picture silinderpengganggu tipe-D 65o tunggal

(Sp = Separation Point)

Hasil ini menunjukkan bahwa streamline-nyasimetri sehingga wake yang dihasilkan juga simetriakibatnya yang terjadi hanyalah gaya drag saja. Padapengukuran Cp didapatkan letak stagnasi pada beberapa titikpada bagian upstream silinder pengganggu, sedangkan letaktitik separasinya pada θ = 74o dan θ = 286o .

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema PercobaanDidalam suatu percobaan dikenal dua macam cara

pengukuran yaitu pengukuran langsung dimana hasilpengukuran dapat langsung dipresentasikan dan pengukurantak langsung dimana diperlukan proses lebih lanjut untukpenjabaran dan penalaran terhadap hasil pengukuran. Padapercobaan ini dilakukan dengan menggunakan metodelangsung dan tak langsung. Dalam melakukan percobaandalam setiap penelitian menggunakan skema penelitian yangditunjukkan pada gambar 3.1

Sp

Sp

StagnationPoint

SilinderPenggangg

u tipe-D65o


Gambar 3.1 Sketsa Rangkaian Susunan Silinder Utama dansilinder penggganggu

3.2 Parameter PercobaanAnalisa dimensi sangat diperlukan untuk

mengetahui apakah suatu parameter berpengaruh terhadapsuatu percobaan atau tidak. Pada silinder utama, parameter-parameter yang mempengaruhi karakteristik aliran adalahmassa jenis fluida (), viscositas fluida (), kecepatan fluida(U), diameter silinder utama (D), diameter silinder teriris(ds), jarak dua silinder (S). Dalam Penelitian ini, analisadimensi digunakan untuk mengetahui variabel apa saja yangmempengaruhi karakteristik aliran melintasi suatu silinderpengganggu yang teriris tegak lurus dengan tipe-D sertakarakteristik aliran melintasi silinder utama yang digangguoleh silinder pengganggu tipe-D. Cara yang digunakanadalah dengan Buckingham-Pi Theorema

3.2.1 Analisa DimensiLangkah-langkah analisa dimensinya sebagai

berikut :1. Menentukan parameter-parameter yang mempengaruhi

perbedaan tekanan.p = f (, , U, D, ds, L, S, h)Jumlah parameter (n) = 9 parameter.Parameter-parameter tersebut adalah:

2. Menentukan satu grup dimensi primer yang digunakandalam menganalisa.Dipilih M, L, t.

3. Membuat dimensi primer dari parameter – parameteryang dipilih.p ; ; ; U ; D ; ds ; L,S, h

2Lt

M;

3L

M;

tL

M;

t

L; L ; L ; L ; L; L

4. Memilih parameter berulang yang jumlahnya (m) samadengan jumlah dimensi primer (r) yang digunakan yaitu, U, D.Jumlah parameter berulang (m) = r = 3.

5. Menentukan grup tanpa dimensi yang akan dihasilkan.

Jumlah grup tanpa dimensi yang akan dihasilkan = n –m = 9 – 3 = 6 grup tanpa dimensi.

3.3 Peralatan Eksperimen

3.3.1.SubSonic Wind Tunnel ( terowongan angin )Percobaan dengan menggunakan wind tunnel ini

dimaksudkan untuk dapat menguji benda dalam skala model.Hal ini disebabkan pengukuran sebenarnya yang cukup sulitdan membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Oleh sebab itu,dibuatlah wind tunnel dengan pembuatan kondisi–kondisiyang mendekati kenyataan, sehingga hasilnyapun cukupakurat dan memadai.

Wind tunnel yang digunakan dalam percobaan iniadalah wind tunnel jenis open circuit wind tunnel, dimanaudara yang dialirkan dalam wind tunnel langsung bebasdilepas ke udara bebas setelah melalui work section windtunnelSpesifikasi Wind Tunnel

• Jenis : Subsonic, open circuit wind tunnel• Bentuk test section : penampang persegi• Tinggi : 660 mm• Lebar : 660 mm• Panjang : 1780 mm

Gambar 3.2 Sketsa wind Tunnel Lab.Mekanika Fluida

Gambar 3.3 Open Circuit Subsonic Wind TunnelLab.Mekanika Fluida

3.3.2 Wind Tunnel Balance (timbangan)Alat ukur ini digunakan untuk mengukur gaya-gaya

aerodinamis, yaitu gaya lift dan gaya drag. Alat ini tersusunatas sepasang batang yang ditumpu dengan sepasang knifeedge pada sumbu silang yang saling tegak lurus, dengan arahparalAntara model dan balans dihubungkan dengan suatubatang yang dilengkapi dengan model locking screw cursor,sehingga perubahan model terhadap terowongan angin dapatdilakukan.


Gambar 3.4. Sketsa Susunan Timbangan Force Balancing

Balance arm yang paralel dengan arah aliran digunakanuntuk mengukur lift. Untuk kestabilan balance arm darigaya-gaya aerodinamis yang terjadi, wind tunnel balancejuga dihubungkan dengan suatu bejana yang berisi oli(pelumas) dengan viskositas tertentu yang diletakkandibawah wind tunnel sebagai penyeimbang. Jika udaradialirkan ke dalam terowongan angin, model akanmengalami gaya aerodinamis, sehingga balans pengukurakan bergeser dari kedudukannya.

Gambar 3.5 Timbangan Force Balancing Wind TunnelLaboratorium Mekanika Fluida

4. ANALISA DAN DISKUSI

4.1. Contoh PerhitunganSebelum melakukan analisa ada baiknya jika

dilakukan penjelasan tentang perhitungan atas data yangakan dianalisa dibagian berikutnya. Didalam perhitungan iniakan disajikan salah contoh saja yang dianggap dapatmempresentasikan data yang lain.

Pada penelitian ini, udara digunakan sebagai fluidakerja dengan mengasumsikan alirannya steady danincompressible maka dilakukan pengambilan data,selanjutnya dilakukan perhitungan koefisien tekanan (Cp),koefisien pressure drag (CDP), dan perhitungan profilkecepatan di belakang aliran serta perhitungan koefisiendrag total (CDT) dari hasil pengukuran gaya drag timbangan.Jarak antara silinder pengganggu dan silinder utama sirkularyang digunakan sebagai data untuk contoh perhitungan padaS/D=1,3 dengan sudut iris θs sebesar 650 .

4.1.1. Mengitung kecepatan Free Stream pada aliranfluida

Massa Jenis Udara ( )Dari persamaan Boyle–Gay Lussac mengenai

pemuaian gas yang menyatakan bahwa:

2

22

1

11

T

Vp

T

Vp

(4.1)

karenam

V , maka persamaan 4.1 berubah menjadi

22

22

11

11

T

mp

T

mp

(4.2)dimana:

1p = tekanan absolut udara pada keadaan 1 (acuan)

= 1,01325 510 N/m2

1T = temperatur udara pada keadaan 1 (acuan)

= 288,2 K

1 = masssa jenis udara pada keadaan 1 (acuan)

= 1,2250 kg/m3

1m = massa udara pada keadaan 1 (acuan)

2p = tekanan absolut udara pada keadaan 2

(penelitian)= 1 atm = 1 x 105 Pa

2T = temperatur udara pada keadaan 2 (penelitian)

= 32° C = 305 K

2 = masssa jenis udara pada keadaan 2 (penelitian)

1m = massa udara pada keadaan 2 (penelitian)

Keadaan 1 dan 2 berada pada ketinggian yang sama

sehingga 21 pp dan karena massa udara pada keadaan 1

dan 2 sama, maka 21 mm . Dari batasan tersebut, maka

persamaan 4.2 menjadi:

2

112 T

T

(4.3)

156,1305

225,12,2882

kg/m3

Viskositas Udara (µ)Untuk perhitungan viskositas udara digunakan persamaanSutherland, yaitu:

TS

bT

23

(4.4)dimana untuk udara:


udara

statisstagnasiairredoil hhgSGU

sin)(2

156,1

15sin)105,551026(81,9999809,02 33 o

U

b= 1,458 10-6

S =110,4 KT = temperatur saat pengujian = 305 KDari nilai–nilai tersebut kemudian dimasukkan ke dalampersamaan 4.4, didapatkan:

3054,110

)305(10458,1 236

51087,1 kg/ms

Kecepatan Freestream Udara (U∞)Untuk menghitung kecepatan freestream dapatmenggunakan persamaan berikut :Tekanan dinamis dapat dihitung dengan persamaan berikut :

(4.5)

Selisih antara tekanan stagnasi dan statis merupakan tekanandinamis, ditunjukkan pada persamaan (4.6) berikut :

(4.6)

Sehingga, dari kedua persamaan diatas (4.5) dan (4.6)kecepatan freestream dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini :dimana

redoilSG = specific gravity dari red oil 0,809 (hasil Pengujian)

air= massa jenis air = 999 kg/m3

udara= massa jenis udara = 1,156 kg/m3

g = percepatan gravitasi = 9,81 m/s2

statish= (112,5-168) mm = - 55,5

310 m

stagnasih= ( 132 - 158) mm = - 26

310 m = sudut kemiringan manometer = 15°sehingga,

U∞ = 14,42 m/s

Bilangan Reynolds ( Re )Bilangan Reynolds number diperoleh dari rumus 2.5 :

Re =

DU

543,53

.10.85,1

06,042,14156,1Re

5

3

sm

kg

ms

m

m

kg= 5,3x104

4.1.2. Perhitungan Coefficient of Pressure (Cp)Contoh perhitungan yang digunakan adalah

menghitung besarnya coefficient of pressure (Cp) padasilinder utama sirkuler diambil dengan acuan Re =5,3x104,variasi jarak antara silinder pengganggu dan silinderutama sebesar (S/D)= 1,3 dan sudut iris silinder pengganggu(θs) sebesar 650.

Dari hasil pengujian dengan acuan tersebutdiatas,dapat diketahui data sebagai berikut :

Cairan pengisi manometer adalah Red Oil denganSG =

0,809 Massa jenis air () = 999

kg/m3

Percepatan gravitasi (g) = 9,81m/s2

Setting awal manometer untuk kontur =175,5mm

Pembacaan manometer pada kontur = 118mm

4.2. Analisa Grafik Dan Visualisasi4.2.4.2.1. Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular

Tunggal Distribusi Tekanan (Cp) pada kontur permukaan

Silinder Sirkular TunggalSeperti yang telah disebutkan sebelumnnya bahwa

aliran fluida yang melintasi sebuah benda dengan geometrisilinder sirkular menghasilkan streamline yang simetri antarabagian Upper side dan Lower side, hal ini dapat ditunjukkanpada gambar 4.1 dimana silinder sirkular tunggal akanmenghasilkan distribusi tekanan (Cp) yang simetri samadengan bentuk streamline. Pada gambar tersebut jugamenunjukkan adanya interaksi fluida dengan silinder sirkularyang ditunjukkan fenomena adanya separasi dari aliranfluida yang melintasi silinder.

sin2 statisstagnasiairredoild hhgSGp

21msK

kg

2

21

Up udarad


Gambar 4.1 Distribusi tekanan (Cp) sekeliling silinderutama untuk silinder sirkular tunggal pada Re=5,3 x 104

Hasil visualisasi menggunakan metode oil flowvisualisation

Untuk menjelaskan lebih mendalam tentangfenomena separasi dan stagnasion position yang telahdijelaskan diatas diberikan pada gambar 4.2. Gambar 4.2merupakan hasil visualisasi dengan metode oil flowvisualitation. Dari hasil visualisasi menunjukkan bahwaaliran yang pada titik stagnasi, bahan visualisasi akan sedikitterkumpul di bagian tengah kertas visualisasi. Titik separasiakan memisahkan daerah yang dialiri aliran (bagian yangada guratan) dan tidak dialiri ( Bagian putih pekat Hasilvisualisasi yang didapatkan mempunyai sedikit perbedaan,akan tetapi perbedaan ini diakibatkan bahan visualisasi yangmenyebabkan kekasaran permukaan dari benda ujimeningkat.

Gambar 4.2 Hasil Visualisasi untuk silinder sirkular tunggalpada Re=5,3 x 104 (ST=StagnationPosition,SP=Separation Position)

Profil Kecepatan dibelakang silinder TunggalFluida yang melintasi silinder sirkular tunggal akan

terseparasi pada sudut kontur tertentu. Momentum fluidayang telah terseperasi dari kontur permukaan silindersirkular akan menimbulkan defisit momentum pada daerahdownstream bluff body. Defisit momentum diatas disebutwake yang dapat ditunjukkan oleh profil kcepatandibelakang silinder tunggal. Pada gambar 4.3 menunjukkangrafik u/Umax fungsi posisi y/h.

Profil kecepatan di belakang silinder sirkulartunggal diukur pada jarak x/D = 4, dimana x adalah jaraktitik pengukuran dengan permukaan downstream silindersirkular. Sedangkan D adalah diameter silinder sirkular.Profil kecepatan ditampilkan dalam grafik u/Umax sebagaifungsi y/h, dimana y merupakan posisi titik pengukuranyaitu dari rentang -32,7 cm sampai dengan 32,7 cm untuktiap kenaikan 0,5 cm. Nilai ini disesuaikan dengan lebarcross section dari wind tunnel

Gambar 4.3 Profil Kecepatan dibelakang silindersirkular tunggal

Dari profil kecepatan diatas diketahui bahwa wakeyang terbentuk simetris antara bagian upper dan lower. Wakeyang simetris ini mengindikasikan bahwa pada silindersirkular tidak mengalami gaya lift tapi hanya mengalamigaya drag. Kecepatan yang berkurang pada daerah wake ataudefisit momentum, menunjukkan besarnya gaya drag totalyang terjadi pada silinder sirkular tersebut. Apabila grafiktersebut mempunyai luasan wake yang besar,mengindikasikan silinder tersebut mempunyai gaya dragtotal yang besar pula. Grafik profil kecepatan silindertunggal akan dipakai sebagai bahan perbandingan dalampenelitian ini.

Koefisien Drag pada silinder sirkular tunggalHarga koefisien drag dapat dihitung dengan

menggunakan 2 metode perhitungan yaitu perhitungancoefficient pressure drag (CDP) dan coefficient total drag(CDT) dari timbangan. Pada silinder sirkular tunggal, hasileksperimen menunjukkan harga CDP = 1,094 sedangan CDT

dari timbangan memiliki harga sebesar CDT =1,3. Harga CDP

lebih rendah dibandingkan harga CDT dikarenakan CDT

merupakan total drag yaitu pressure drag dan skin frictiondrag, sedangan CDP hayalah koefisien drag yang berasal daripressure drag saja.

4.2.2. Karakteristik aliran silinder utama sirkulardengan silinder pengganggu terhadap pengaruhvariasi jarak antara silinder utama sirkular 0,6≤S/D≤1,5

4.2.2.1. Karakteristik aliran melintasi silinder utamadengan pengganggu silinder sirkular padavariasi jarak

A. Untuk Variasi Jarak (0,6≤S/D≤1,0) Grafik Distribusi tekanan sepanjang kontur silinder

utama sirkularPada Analisa kali ini akan dibahas tentang

karakteristik aliran yang melintasi silinder utama sirkulardengan aliran pada sisi upstream yang telah diberikandisturbance oleh pengganggu silinder sirkular. Analisa yang


dilakukan diharapkan memberikan informasi tentang sejauhmana pengaruh jarak antara silinder utama sirkular dengansilinder pengganggu. Informasi tersebut akan diberikanmelalui distribusi tekanan disepanjang kontur permukaansilinder utama sirkular.

Distribusi koefisien tekanan (Cp) pada silindersirkular sebagaimana ditunjukan pada gambar 4.4menunjukkan bahwa momentum fluida yang terseparasi daripengganggu silinder sirkular menimbulkan wake didaerahbelakang silinder pengganggu dan membentuk celahbertekanan rendah yang disebut cavity mode di daerahupstream silinder utama sirkular. Sehingga tekanan padakontur permukaan silinder sirkular hampir semua tidakmencapai Cp=1. Keberadaan puncak (peak) dalam distribusikoefisien tekanan (Cp) untuk silinder sirkular, kisaran sudut20o≤θ≤35o di sisi upper dan kisaran sudut 340°≤θ≤325° disisi lower mengindikasikan adanya attachment pada konturpermukaan silinder sirkular dari shear layer yang terseparasidari pengganggu silinder sirkular. Kemudian aliran yangattach tersebut terpecah menjadi dua, aliran yang pertamamenuju kearah trailing edge silinder utama sirkular(selanjutnya disebut backward shear layer) dan aliran yanglain menuju kearah leading edge silinder utama sirkularsilinder (selanjutnya disebut forward shear layer).

Gambar 4.4 Grafik distribusi tekanan pada silinder utamasirkular dengan pengganggu silinder sirkularpada variasi jarak (0,6≤S/D≤1,0)

Hal baru yang didapatkan dalam analisa iniadanya forward shear layer pada silinder utama sirkular. Haltersebut tidak akan didapatkan melalui aliran melintasisilinder sirkular tunggal saja seperti subbab sebelummnya.Forward shear layer akan mengalami separasi karenamomentum aliran yang dimiliki tidak dapat mengatasiadverse pressure gradien dan gaya gesek pada bagianleading edge silinder utama sirkular. Pada separasi dariforward shear layer juga sangat dipengaruhi intensitas aliranantara bagian upperside dan lower side.

Sama halnya dengan forward shear layer,Backward shear layer dari silinder pengganggu akanmengalami percepatan akibat stream tube dari silinder utamasirkular hingga mencapai tekanan minimum. Setelah

mencapai tekanan minimum, aliran akan tetap mengikutikontur permukaan, pada saat yang bersamaan adversepressure akan semakin besar hingga aliran tidak memilikimomentum yang cukup untuk mengatasi kenaikan tersebuthingga terseparasi sama seperti forward shear layer.

Gambar 4.4 juga memperlihatkan bahwa terjadikenaikan harga Cp dari titik attach pada pitch ratio (S/D)=1,0 sampai dengan pitch ratio (S/D) = 0,6 (ditunjukkan padatabel 4.4.), hal ini dimungkinkan karena fenomena terjadinyainteraksi antar kedua silinder yang berpengaruh terhadappeningkatan besarnya adverse pressure gradient yang terjadipada bagian belakang silinder pengganggu. Dengan semakindekatnya pitch ratio (S/D) antara kedua silinder,mengakibatkan ruang yang terjadi antara kedua silinder akansemakin sempit sehingga terbentuknya cavity mode, dimanawake dari silinder pengganggu akan melingkupi daerahdepan silinder utama sirkular.

Tabulasi dari distribusi koefesien tekanan (Cp) padasilinder sirkular ditampilkan dalam tabel 4.4. Tabel ini berisiposisi attachment dari shear layer, posisi dari Cp minimumdari titik separasi dari backward shear layer.

Tabel 4.4 Distribusi koefesien tekanan (Cp) pada silindersirkular pada variasi jarak (S/D) dari 0,6-1,0 dengan

silinder pengganggu sirkular

Profil Kecepatan dibelakang silinder utama sirkulardengan pengganggu silinder teriris tipe-D (θs=650)pada variasi jarak dari 0,6-1,0

Profil kecepatan yang akan dibahas dibagian iniakan berbeda dengan profil kecepatan yang diberikansebelumnya. Adanya interaksi antara fluida dan silinderutama sirkuler yang diganggu oleh silinder sirkular kecilakan merubah posisi point of separation yang terjadi padasilinder utama dan juga akan mempengaruhi lebarnya defisitmomentum yang ada di belakang susunan silinder sirkular.Perubahan tersebut diberikan pada gambar 4.5.

Profil kecepatan di belakang silinder sirkulartunggal diatas diukur pada jarak x/D = 4, dimana x adalahjarak titik pengukuran dengan permukaan downstreamsilinder sirkular. Sedangkan D adalah diameter silindersirkular. Profil kecepatan ditampilkan dalam grafik u/Umax

sebagai fungsi y/h, dimana y merupakan posisi titikpengukuran yaitu dari rentang -32,7 cm sampai dengan 32,7cm untuk tiap kenaikan 0,5 cm. Nilai ini disesuaikan denganlebar cross section dari wind tunnel.

Pada gambar 4.5 menunjukkan bahwa semakinbesar nilai S/D yang digunakan dalam eksperimen akanmenghasilkan wake yang semakin kecil. Wake yang semakinkecil menunjukkan gaya drag yang terjadi pada silinderutama sirkular akan semakin kecil.


Gambar 4.5 Profil Kecepatan dibelakang silinder utamasirkular dengan pengganggu silinder

sirkular dengan Re=5,3 x 104 pada variasijarak dari 0,6-1

B. Untuk Variasi Jarak (1,1≤S/D≤1,5) Grafik Distribusi tekanan sepanjang kontur silinder

utama sirkularPada Analisa kali ini akan dibahas tentang

karakteristik aliran yang melintasi silinder utama sirkulardengan aliran pada sisi upstream yang telah diberikandisturbance oleh pengganggu silinder sirkular. Analisa yangdilakukan diharapkan memberikan informasi tentang sejauhmana pengaruh jarak antara silinder utama sirkular dengansilinder pengganggu dimana variasi jarak pengganggu yangdigunakan cukup jauh dari silinder utama sirkular. Informasitersebut akan diberikan melalui distribusi tekanandisepanjang kontur permukaan silinder utama sirkular.

Gambar 4.6 Grafik distribusi tekanan pada silinder utamasirkular dengan pengganggu silinder sirkularpada variasi jarak (1,0≤S/D≤1,5)

Distribusi koefisien tekanan (Cp) pada silindersirkular sebagaimana ditunjukan pada gambar 4.6menunjukkan bahwa momentum fluida yang terseparasi daripengganggu silinder sirkular menimbulkan wake didaerahbelakang silinder pengganggu dan membentuk celahbertekanan rendah yang disebut cavity mode di daerahupstream silinder utama sirkular. Sehingga tekanan pada

kontur permukaan silinder sirkular hampir semua tidakmencapai Cp=1.

Keberadaan puncak (peak) dalam distribusikoefisien tekanan (Cp) untuk silinder sirkular, kisaran sudut20o≤θ≤35o di sisi upper dan kisaran sudut 340°≤θ≤325° disisi lower mengindikasikan adanya attachment pada konturpermukaan silinder sirkular dari shear layer yang terseparasidari pengganggu silinder sirkular. Perbedaan tampak terjadiketika jarak penganggu (S/D) yang digunakan lebih besarmaka nilai Cp pada daerah attachment akan lebih rendah.Hal tersebut diakibatkan pada jarak (S/D) yang lebih kecilmaka daerah cavity mode yang terbentuk akan lebih sempitdan juga terdapat aliran yang terjebak di daerah antarpenganggu dan silinder utama sirkular sehingga tekanandidaerah leading edge silinder utama akan semakinmeningkat. Adanya peningkatan tekanan tersebut akanmenimbulkan nilai koefisien pressure yang lebih meningkatapabila dibandingkan jarak (S/D) yang lebih jauh.

Aliran yang attach pada silinder utama sirkularterpecah menjadi dua, aliran yang pertama menuju kearahtrailing edge silinder utama sirkular (selanjutnya disebutbackward shear layer) dan aliran yang lain menuju kearahleading edge silinder utama sirkular silinder (selanjutnyadisebut forward shear layer).Hal baru yang didapatkan dalam analisa ini adanya forwardshear layer pada silinder utama sirkular. Hal tersebut tidakakan didapatkan melalui aliran melintasi silinder sirkulartunggal saja seperti subbab sebelummnya. Forward shearlayer akan mengalami separasi karena momentum aliranyang dimiliki tidak dapat mengatasi adverse pressure gradiendan gaya gesek pada bagian leading edge silinder utamasirkular. Pada separasi dari forward shear layer juga sangatdipengaruhi intensitas aliran antara bagian upperside danlower side.

Sama halnya dengan forward shear layer,Backward shear layer dari silinder pengganggu akanmengalami percepatan akibat stream tube dari silinder utamasirkular hingga mencapai tekanan minimum. Setelahmencapai tekanan minimum, aliran akan tetap mengikutikontur permukaan, pada saat yang bersamaan adversepressure akan semakin besar hingga aliran tidak memilikimomentum yang cukup untuk mengatasi kenaikan tersebuthingga terseparasi sama seperti forward shear layer.

Adanya shear layer yang attach kembali padasilinder utama sirkular akan menyebabkan peningkatanmomentum aliran fluida melalui transisi lapis batas darilaminar dan turbulen untuk mengatasi adverse pressuregradien dan shear stress ketika melintasi silinder sirkular.Peningkatan momentum tersebut akan membuat titikseparasi akan lebih mundur kebelakang. Perubahan titikseparasi dan daerah-daerah yang menunjukkan interaksifluida dan susunan silinder utama dan pengganggu akanditunjukkan pada tabel dibawah ini.


Tabel 4.5 Distribusi koefesien tekanan (Cp) pada silindersirkular pada variasi jarak (S/D) dari 1,1-1,5dengan silinder pengganggu sirkular

Profil Kecepatan dibelakang silinder utama sirkulardengan pengganggu silinder teriris tipe-D (θs=650)pada variasi jarak dari 1,1-1,5

Profil kecepatan yang akan dibahas dibagian iniakan berbeda dengan profil kecepatan yang diberikansebelumnya. Adanya interaksi antara fluida dan silinderutama sirkuler yang diganggu oleh silinder sirkular kecilakan merubah posisi point of separation yang terjadi padasilinder utama dan juga akan mempengaruhi lebarnya defisitmomentum yang ada di belakang susunan silinder sirkular.Perubahan tersebut diberikan pada gambar 4.7.

Profil kecepatan di belakang silinder sirkulartunggal diatas diukur pada jarak x/D = 4, dimana x adalahjarak titik pengukuran dengan permukaan downstreamsilinder sirkular. Sedangkan D adalah diameter silindersirkular. Profil kecepatan ditampilkan dalam grafik u/Umax

sebagai fungsi y/h, dimana y merupakan posisi titikpengukuran yaitu dari rentang -32,7 cm sampai dengan 32,7cm untuk tiap kenaikan 0,5 cm. Nilai ini disesuaikan denganlebar cross section dari wind tunnel.

Pada gambar 4.7 menunjukkan bahwa semakinbesar nilai S/D yang digunakan dalam eksperimen akanmenghasilkan wake yang semakin kecil. Wake yang semakinkecil menunjukkan gaya drag yang terjadi pada silinderutama sirkular akan semakin kecil. Pada jarak S/D=1,375,wake akan membesar kembali karena jarak tersebut tidakeffektif lagi menurunkan gaya drag. Hal itu dimungkinkanmasih adanya proses vortex shedding atau sering disebutwake-Impengement mode pada penelitian TriyogiYuwono,dkk(2003).

Gambar 4.7 Profil Kecepatan dibelakang silinder utamasirkular dengan pengganggu silindersirkular dengan Re=5,3 x 104 pada variasijarak dari 1,1-1,5

4.2.2.2. Karakteristik aliran silinder utama denganpengganggu silinder teriris tipe-D (θs=650)pada variasi jarak (S/D)

A. Untuk Variasi Jarak (0,6≤S/D≤1,0) Grafik Distribusi tekanan sepanjang kontur silinder

utama sirkularPada pembahasan sebelummnya telah dibahas

tentang karakteristik aliran yang melintasi silinder utamasirkular yang diganggu oleh pengganggu silinder sirkularkecil. Dalam bagian ini pembahasan akan dilakukan denganpengganggu silinder teriris tipe-D pada sudut iris sebesar650, dimana secara mendasar aliran yang melintasi silinderutama yang diganggu oleh silinder pengganggu denganposisi tandem akan menghasilkan stream line yang simetriantara bagian upper side dan lower side. Efek kesimetrisantersebut tidak akan menghasilkan perbedaan tekanan dikeduasisi tersebut sehingga aliran fluida hanya menimbulkan gayadrag saja.

Gambar 4.8 Grafik distribusi tekanan pada silinder utamasirkular dengan pengganggu silinder teriristipe-D (θs=650) ,variasi S/D 0,6-1,0

Pada gambar 4.8 akan ditunjukkan suatu distribusitekanan disepanjang silinder utama tunggal denganmemvariasikan jarak pitch ratio S/D dari 0,6-1,0. Grafiktersebut dihasilkan dari metode eksperimen menggunakanpengganggu silinder teriris tipe-D dengan sudut iris 650.Gambar 4.8 jug menunjukkan bahwa dengan pengukurantekanan yang telah dilakukan memberikan nilai Cp untuksemua variasi pitch ratio (S/D) mempunyai tren yang relatifsama. Secara umum bahwa berapun nilai pitch ratio (S/D)yang digunakan akan menghasilkan nilai Cp antara upperside dan lower side lebih cenderung simetris yang sekaligusmempertegas penyataan sebelumnya bahwa yang terjadihanya gaya drag.

5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan


Dari penelitian yang sudah dilakukan, maka dapatditarik beberapa kesimpulan pada variasi jarak 0,6≤S/D≤1,5 dan silinder pengganggu sebagai berikut :1. Perubahan Geometri silinder pengganggu akan

mempengaruhi fenomena aliran disilinder utama sirkular.2. Penempatan silinder pengganggu tipe-D (θs=650) lebih

efektif mengurangi gaya drag pada silinder utamasirkular jika dibandingkan dengan silinder pengganggusirkular

3. Secara umum aliran yang terseparasi dari silinderpengganggu akan attach menuju permukaan silinderutama sirkular dan terbagi menjadi 2 yakni forwardshear layer dan Backward shear layer

4. Seiring dengan bertambahnya jarak antara silinderpengganggu dan silinder utama sirkular (S/D) akanmenghasilkan posisi backward separation yang lebihmundur kebelakang

5. Semakin besarnya harga S/D maka nilai koefisien gayadrag pressure (CDP) dan koefisien gaya drag total (CDT)semakin turun hingga S/D sebesar 1,375

6. Nilai S/D yang paling efektif mengurangi gaya dragpressure sebesar 1,375 dimana untuk silinderpengganggu tipe-D, CDP silinder utama turun menjadi45,26 % (berkurang 54,74%) , sedangkan untukpengganggu sirkular sebesar 44,80 %( berkurang 55,2 %)

7. Nilai S/D yang paling efektif mengurangi gaya drag totalsebesar 1,375 dimana untuk silinder pengganggu tipe-D,CDT silinder utama turun menjadi 0,57, sedangkan untukpengganggu sirkular menjadi 0,69 (CDT tunggal 1,31)

5.2 Saran5.2 Saran1. Perlu digunakan alat pengukur tekanan yang memiliki

ketelitian lebih tinggi serta mempunyai kemampuanuntuk mencatat fluktuasi tekanan akan sangat membantudalam mengetahui kondisi sebenarnya dari distribusitekanan pada kontur.

2. Pada ruangan tempat wind tunnel hendaknya memilikisistem kontrol terhadap perubahan temperatur karenasangat mempengaruhi viscositas dan densitas udara padadaerah percobaan

3. Penelitian masih dikembangkan untuk variasi sudut irisyang lebih banyak dan variasi lainnya

DAFTAR PUSTAKA

Adi Nugroho, Rifki, 2007, Studi Eksperimental TentangKarakteristik Aliran Fluida Melintasi SilinderSirkular Yang Diganggu Oleh Silinder Teriris Tipe-IStudi Kasus Untuk Pengaruh Jarak Antara KeduaSilinder (S/D = 1,5 – 2,25), Teknik Mesin, InstitutTeknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Anderson Jhon David,1985, Fundamental ofAerodynamics. International student edition. McGraw-Hill,Inc

Aiba, S. dan Watanabe,H., 1997, Flow Characteristics of aBluff Body Cut From a Circular Cylinder, Journal ofFluids Engineering, Vol 119, 453-457

Fox, Robert W. and Mc. Donald, Alan T, 1998,Introduction to Fluid Mechanics, 5th edition, JohnWiley and Son, Inc.

Hidayat, Taopik, 2006, Studi Eksperimental TentangKarakteristik Aliran Melintasi Silinder PenggangguTipe D Terhadap Silinder Utama, Teknik Mesin,Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

K.Lam,X Fang ,1994, The Effect Of Interference of FourEquispaced Cylinders in Cross Flow on Pressure andForce Coeficients, Journal of Fluids and Structures,Page Paper 195-214.

Lienhard J.H,.,1966,”Synopsis of Lift,Drag and VortexFrequency Data for Rigid Cyrcular Cylinders”,College of Engineering Research Division Bulletin 300.

Munson Bruce R and Donald F young. 2002, Fundamentalof Fluid Mechanics, 4th ,John Wiley and Son, Inc.

Rachmawan, Catur Basuki, 2005, “Studi EksperimentalTentang Karakteristik Aliran Fluida Melintasi SilinderPengganggu Teriris Type-I Terhadap SilinderUtama”, Laporan Tugas Akhir, Jurusan Teknik MesinFTI-ITS, Surabaya

Rathakrisnan,2007,Instrumentation,Measurements,andExperiments in Fluids”,CRC Press.

Triyogi Y,. dan Tedik, M., 2006, “Studi EksperimentalAliran Melalui Silinder Teriris Tipe I Yang TersusunSecara Side-By-Side Dan Stagger”, Institut TeknologiSepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia

Tsutsui,T dan Igarashi, T., 2002, Drag Reduction onCircular Cylinder in an Air-Stream, Journal of WindEngineering And Industrial Aerodynamic, Vol 90, PagePaper 527-541.

WidodoA Wawan,2010,”Peningkatan EfektifitasPengendalian Pasif Lapis Batas Melalui PenggunaanUpstream Disturbance Body Dengan Kontur DepanTeriris”. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya,IndonesiaTahun 2008 terdaftar sebagai mahasiswa JurusanTeknik Elektro Lintas Jalur, Fakultas Teknologi Industri,Institut Teknologi Sepeluh Nopember Surabaya.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama lengkap DapotBoni Tua Rajagukguk, dilahirkan diRamunia pada tannggal 18Desember 1986. Pada tahun 2004penulis lulus dari SMU Negeri 1Lubuk Pakam, dan melanjutkanstudi di D3 Teknik PermesinanKapal PPNS ITS pada tahun .Penulis lulus pada tahun 2008, danmelanjutkan studi S1 di Institut

Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) jurusan Teknik Mesinbidang studi Konversi Energi pada tahun 2008. Untuk kritikdan saran dapat menghubungi [email protected]

mailto:[email protected]

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK LONGITUDINAL … · PENGONTROL PASIF TERHADAP GAYA DRAG PADA...

Documents

Transcript of STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK LONGITUDINAL … · PENGONTROL PASIF TERHADAP GAYA DRAG PADA...