1

PROPOSAL THESIS

PENGARUH DISTURBANCE SILINDER

TERHADAP LIFT FORCE

PADA HYDROFOIL NACA 66-210 ASIMETRI

Oleh:

Wahyu Wiyati, ST.

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2009

2

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Benda yang dilingkupi fluida yang bergerak akan mengalami gaya akibat

interaksi dengan fluida. Gaya yang ditimbulkan dari interaksi ini berupa normal stress

(tegangan normal) dan shear stress (tegangan geser). Tegangan normal terjadi karena

adanya tekanan fluida sedangkan tegangan geser disebabkan oleh viskositas fluida.

Untuk aliran 2 dimensi, gaya-gaya yang sejajar dengan aliran fluida disebut gaya

tahanan (drag), sedangkan gaya yang tegak lurus terhadap arah aliran dinamakan gaya

angkat (lift force). Pengetahuan mengenai lift dan drag sangat diperlukan untuk

mendesain konstruksi yang berguna untuk meningkatkan efisiensinya.

Hydrofoil merupakan salah satu komponen kapal dengan prinsip

mengurangi daerah atau luasan yang terkena air dengan mempertimbangkan besarnya

lift yang ditimbulkan oleh hydrofoil tersebut pada angle of attact tertentu. Hal ini

didasarkan pada tahanan air lebih besar bila dibandingkan dengan tahanan udara. Nilai

tahanan akan semakin besar bila massa jenis fluida semakin besar pula. Pemberian

disturbance berbentuk silinder kecil di depan hydrofoil akan mengganggu aliran pada

kontur lower side. Disturbance diduga akan menunda dan bahkan memajukan

terjadinya separasi atau membuat perubahan letak separasi menjadi lebih awal atau

bahkan tertunda kebelakang pada daerah lower side yang kemudian akan

mempengaruhi perbedaan tekanan pada lower side dan upper side. Perbedaan tekanan

ini akan menimbulkan lift force pada hydrofoil.

Dalam upaya untuk meningkatkan efisiensi kapal cepat yang menggunakan

hydrofoil, perlu dilakukan pengontrolan boundary layer pada kedua sisi hydrofoil yaitu

permukaan bagian atas dan bawah. Pengontrolan pertama dilakukan dengan

memberikan variasi angle of attack aliran terhadap hydrofoil. Pengontrolan kedua

dilakukan dengan mengganggu aliran fluida dengan disturbance berbentuk silinder

sirkuler kecil yang dipasangkan dengan jarak tertentu di depan hydrofoil pada sisi

lower side. Pada thesis ini akan dilakukan pengontrolan dengan memvariasikan sudut

stagger disturbance dan angle of attack pada jarak horisontal antara disturbance dan

hydrofoil tertentu dengan maksud untuk mengetahui pengaruh terhadap perkembangan

wake silinder pengganggu terhadap besarnya lift force yang terjadi pada hydrofoil.

3

1.2 Tujuan

Thesis ini bertujuan untuk menentukan lift force maksimum/optimal dan

yang terjadi pada hydrofoil yang diganggu oleh disturbance berbentuk silinder sirkuler

kecil yang dipasang didepan hydrofoil pada sisi lower side, dengan memvariasikan

sudut stagger disturbance dan angle of attack pada jarak horisontal antara disturbance

dan hydrofoil tersebut.

1.3 Manfaat

Manfaat thesis ini antara lain adalah:

1. Meningkatkan performa kapal dengan melakukan eksperimental terhadap

hydrofoil yang diganggu oleh disturbance berbentuk silinder sirkuler kecil yang

dipasang didepan hydrofoil pada sisi lower side dengan mengukur lift force

sebagai variabel utama dengan memberikan variasi jarak antara hydrofoil dan

disturbance.

2. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang perkapalan dan

kelautan.

1.4 Perumusan Masalah

Hydrofoil yang diam dan sejajar dengan arah aliran fluida maka terbentuk

boundary layer simetri pada upper side dan lower side. Fenomena terbentuknya

boundary layer simetri hanya akan mengakibatkan terjadinya drag force dan tidak

menimbulkan lift force. Penelitian dari F. Bouak dan J. Lemay, 1998 membuktikan

bahwa timbulnya lift force pada silinder sirkuler diduga akibat wake yang ditimbulkan

oleh disturbance silinder sirkuler kecil akan mengganggu perkembangan boundary

layer pada setengah permukaan silinder pada sisi dimana terpasangnya silinder

pengganggu sehingga menyebabkan ketidaksimetrian aliran yang melintasi upper side

dan lower side. Dengan dilakukan upaya penggangguan terhadap aliran bagian

permukaan bawah hydrofoil, diduga akan mampu menimbulkan perbedaan tekanan

permukaan bawah dan atas meskipun besar angle of attack 0o. Dari pemahaman

tersebut, maka pada studi thesisi ini digunakan disturbance berbentuk silinder sirkuler

kecil yang terpasang pada jarak tertentu didepan hydrofoil terhadap variasi sudut

4

stagger dan angle of attact hydrofoil, dimana hal ini dimaksudkan untuk mengetahui

seberapa besar lift force yang optimal akan terbentuk akibat dari perubahan variabel

tersebut.

1.5 Batasan Masalah

Dalam thesis ini akan diambil batasan masalah sebagai berikut:

1. Fluida yang dipakai adalah udara dengan asumsi alirannya di sisi upstream

bersifat fluida incompressible, steady flow, dan uniform .

2. Kondisi terowongan angin adalah subsonic dan cukup baik serta akurat untuk

digunakan.

3. Kemungkinan adanya perpindahan panas dapat diabaikan.

4. Benda kerja yang digunakan adalah hydrofoil tipe NACA 66-210 asimetri

dengan disturbance silinder sirkuler dan memiliki dimensi dan bahan yang

konstan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Aliran Viscous

Aliran viscous adalah aliran fluida yang memperhitungkan pengaruh yang

ditimbulkan oleh viskositas fluida. Viskositas adalah sifat alamiah yang dimiliki oleh

fluida dan berpengaruh terhadap tegangan geser yang terjadi apabila fluida tersebut

mengalir melalui permukaan padat.

Aliran fluida viscous yang melewati suatu permukaan padat mempunyai

kecepatan nol pada titik persinggungannya dengan permukaan padat dan berakibat

terjadinya gradien kecepatan. Gradien kecepatan tersebut mempengaruhi tegangan

geser dalam aliran fluida viscous karena besarnya tegangan geser sebanding dengan

gradien kecepatan. Pengaruh tegangan geser tersebut berangsur-angsur berkurang

dengan bertambahnya jarak aliran fluida dari permukaan padat. Pada jarak tertentu dari

permukaan padat pengaruh tegangan geser terhadap aliran fluida menghilang dan aliran

5

fluida dapat dianggap sebagai aliran inviscid, yaitu aliran fluida tanpa

memperhitungkan efek viskositas.

Gambar 2.1 menunjukkan efek viskositas terhadap aliran fluida melalui

suatu plat datar.

Gambar 2.1 Aliran viscous melalui plat datar

Gambar 2.2 menunjukkan efek viskositas melewati suatu silinder (gambar a),

sedangkan gambar b menunjukkan aliran inviscid melewati suatu silinder, kondisi

inviscid adalah kondisi ideal dan tidak akan kita jumpai di lapangan.

Gambar 2.2 Aliran viscous dan inviscid melewati silinder

Gambar 2.3 Aliran Viscous melewati airfoil.

6

Aliran fluida viscous melalui suatu airfoil seperti ditunjukkan pada gambar

2.3, dimana profil kecepatan freestream awalnya uniform. Aliran ini akan melewati

depan dari airfoil dan kemudian terpisah melalui permukaan bagian atas dan bawah

dari airfoil. Boundary layer yang terjadi awalnya adalah laminar kemudian pada jarak

tertentu dari titik stagnasi boundary layer berubah mejadi turbulen. Pada titik S

momentum yang dimiliki oleh fluida tidak mampu lagi untuk mengatasi kenaikan

tekanan yang terjadi sehingga terjadilah separasi.

2.2. Reynolds Number ( Re )

Aliran Fluida baik itu internal flow atau external flow, mengalami

perkembangan dari laminar kemudian transisi hingga pada akhirnya menjadi turbulen.

Pada kondisi incompresibel flow kondisi aliran laminar ataupun turbulen ditentukan

oleh bilangan Reynolds-nya.

Reynolds Number merupakan parameter kunci dari berbagai macam

persoalan dalam berbagai macam aliran. Secara umum bilangan Reynolds dinyatakan

sebagai berikut :

VLRe ……………………………………..… ( 2.5 )

dengan L adalah panjang karakteristik yang diukur pada medan aliran.

Untuk aliran didalam pipa, aliran adalah laminer jika Re 2300, sedangkan

jika Re > 2300, maka aliran adalah turbulen. Persamaan Reynolds number adalah :

DV ..Re …………………………..………………. ( 2.6 )

dimana :

= Massa jenis fluida, kg/m3.

V = Kecepatan rata-rata aliran dalam pipa, m/det.

D = Diameter pipa, meter.

= Viskositas fluida, Pa. s

7

Sedangkan untuk aliran external flow, seperti aliran melewati kontur

silinder, aliran adalah laminer jika memiliki Re 5.105, sedangkan jika Re >5.10

5

maka aliran adalah turbulen. Persamaan Reynolds Number adalah :

xUX

..Re …………………………………………. ( 2.7 )

dimana :

= Massa jenis fluida, kg/m3.

U = Kecepatan aliran pada free stream, m/det.

x = Jarak down stream dari titik stagnasi, meter.

= Viskositas fluida, Pa. S

Gambar 2.4 Pengaruh Re terhadap karakteristik aliran melintasi permukaan silinder

2.3. Aliran Laminer dan Turbulen

Pada aliran laminar struktur aliran ditunjukkan dengan gerak yang halus

dengan membentuk lapisan-lapisan. Didalam aliran laminar tidak ada pencampuran

makroskopik antar elemen fluida yang saling berdekatan, pencampuran yang terjadi

masih dalam tingkat molekuler.

Ketika kemampuan fluida untuk meredam gangguan menjadi semakin

kecil, pengaruh dari gangguan aliran terus dapat dilihat pada jarak hilir (down stream

distance) yang semakin besar dan akhirnya suatu keadaan peralihan (transition state)

akan tercapai. Dengan terlampauinya keadaan peralihan ini, pengaruh-pengaruh

gangguan itu akan semakin kuat. Keadaan peralihan ini tergantung pada beberapa hal

diantaranya : viskositas fluida, kecepatan aliran dan hal-hal yuang menyangkut

geometri aliran.

Aliran turbulen dicirikan dengan ketidak teraturan local pada medan aliran

yang dipengaruhi geometri dan sifat-sifat fluida seperti kecepatan, tekanan dan

temperatur. Dalam aliran yang betul-betul turbulen, olakan-olakan yang terjadi boleh

8

dianggap bergerak secara acak dan berinteraksi seperti halnya interaksi pada molekul

dalam aliran lamier.

Perbedaan yang mendasar antara aliran laminar dengan turbulen adalah

bahwa gerakan olakan pada aliran turbulen jauh lebih efekif dalam penganggukan

massa serta momentum fluida jika dibandingkan dengan gerak molekuler dalam aliran

laminar. Pada aliran turbulen tidak ada hubungan yang universal antara medan tekanan

dan medan kecepatan rata-rata sehingga analisa pada aliran turbulen dilakukan dengan

setengah empiris dari data-data hasil eksperimen.

Gambar 2.5 Profil Kecepatan Aliran dari laminar ke turbulan

2.4. Tekanan Statis, Tekanan Dinamis dan Tekanan Total

Tekanan static (static pressure) aliran fluida adalah tekanan

thermodinamika aliran fluida tersebut yang pada prinsipnya dapat diukur dengan

menggunakan suatu alat yang bergerak bersama aliran fluidanya, sehingga kecepatan

relatif alat ukur tersebut terhadap kecepatan aliran fluida yang diukur tekanannya

adalah sama dengan nol. Pada prakteknya, pengukuran seperti ini sulit dilakukan,

sehingga dengan tetap berpegang pada prinsip, dan adanya kenyataan bahwa tidak ada

satupun fluida dipermukaan ini yang nonviscous, maka dibuatlah alat ukur lain yang

tidak perlu bergerak bersama aliran. Alat inilah yang dikenal sebagai “wall pressure

tap” dan “pitot static tube”.

Untuk aliran fluida dengan streamlines parallel lurus, tekanan static dapat

diukur secara mudah dengan menggunakan suatu “wall pressure tap”, yaitu suatu

lubang kecil halus pada dinding dengan sumbu lubang tegak lurus terhadap permukaan

dinding. Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan pressure tap tersebut dengan

manometer. Hal ini dapat dilakukan mengingat pada aliran dengan streamline parallel

9

lurus, tekanan disepanjang penampang saluran adalah sama, sehingga tekanan static

yang terukur di dinding adalah juga tekanan static aliran.

Gambar 2.6. Pengukuran tekanan static

Untuk aliran yang jauh dari dinding atau aliran yang memiliki streamline

yang tidak lurus, pengukuran besar tekanan static dapat dilakukan dengan

menggunakan “pitot static tube”. Dengan alat ini tekanan yang dapat diukur tidak

hanya tekanan static saja, namun juga tekanan total (stagnation pressure), yang bila

keduanya diselisihkan akan diperoleh tekanan dinamik (dynamic pressure).

Tekanan stagnasi terukur karena kecepatan fluida diperlambat hingga

kecepatannya nol oleh adanya faktor gesekan pada permukaan dinding atau permukaan

pitot static tube sehingga tekanan yang disebabkan oleh gerakan partikel fluida tidak

terukur.

Tekanan total terukur karena kecepatan fluida diperlambat tanpa gesekan

hingga kecepatannya nol oleh partikel didepannya yang posisinya terjepit. Tekanan ini

merupakan gabungan dari tekanan static dan tekanan dinamik serta tekanan karena

ketinggian. Dengan mengacu dari persamaan Bernoulli yang berkaitan dengan ketiga

tekanan tersebut, yaitu :

1

2

11

2

.2

.2

ZgVp

ZgVp

ooo

…………………….……. (2.8)

Dengan mengasumsikan tidak terdapat perbedaan ketinggian, Zo = Z1 dan Vo = 0, maka

persamaan diatas menjadi :

Po = p1 + ½ . V2 ……………….. …………. (2.9)

Dimana :

po = Tekanan total (stagnasi)

10

p1 = Tekanan statis

½ . V2 = Tekanan dinamis

2.5. Teori Lapis Batas Pada Silinder

Seperti terlihat pada gambar 2.7 bisa dilihat bahwa ada beberapa hal yang

menarik untuk dikaji atau dilihat terutama untuk pengembangan boundary layer dan

fenomena separasi yang terjadi di silinder. Dari gambar tersebut terlihat ada perbedaan

antar kondisi aliran fluida yang viscous dan non viscous ketika melewati suatu silinder.

Dari gambar tersebut terlihat bahwa streamline dari aliran simetris terhadap sumbu x.

Fluida yang mengalir di bagian tengah dari streamline mengenai silinder pada titik A,

kemudian terbagi menjadi dua dan mengalir mengelilingi silinder. Titik A adalah titik

stagnasi. Seperti fluida yang mengalir melewati pelat datar, boundary layer

berkembang pada seluruh permukaan solid. Distribusi kecepatan di luar boundary layer

bisa ditunjukkan secara kualitatif dari spasi dari streamline-streamline. Selama tidak

ada aliran melintasi sebuah streamline, kita bisa mengira kecepatan aliran tersebut

bertambah di dalam region dimana jarak antar streamline berkurang. Sebaliknya,

pertambahan pada jarak streamline akan mengurangi kecepatan aliran.

Pada inviscid flow kecepatan fluida yang mengalir di sekeliling silinder

akan bertambah sampai titik maksimum, titik D dan kemudian berkurang setelah

melewati titik D tersebut. Kecepatan yang berkurang tersebut akan mengakibatkan

bertambahnya tekanan. Tekanan akan berkurang ketika aliran fluida melewati titik A

sampai D dan kemudian bertambah dari titik D sampai titik E. Selama aliran tersebut

simetris terhadap sumbu x dan y, maka dapat dianggap bahwa distribusi dari tekanan

juga simetris. Hal ini berbeda dengan kondisi pada aliran viscous, dimana kondisi ini

adalah kondisi yang sebenarnya ada.

Pada aliran viscous, eksperimen menunjukkan bahwa boundary layer tipis

diantara titik A dan C. Selama boundary layer tersebut tipis, ini beralasan untuk

mengasumsikan bahwa tekanan secara kualitatif sama dengan yang terjadi pada aliran

non viscous. Selama tekanan bertambah secara kontinyu diantara titik A dan B, elemen

dari fluida di dalam boundary layer mengalami sejumlah gaya penekan pada aliran

tersebut, di daerah ini gaya penekanan ini baik sekali untuk mengatasi gaya shear yang

11

muncul. Dan pergerakan dari elemen pada arah aliran tersebut dapat dijaga konstan.

Setelah titik B selama tekanan bertambah, elemen dari fluida tersebut mengalami gaya

penekanan yang berkebalikan dari arah aliran fluida tersebut.

Pada beberapa titik momentum dari fluida di dalam boundary layer tersebut

tidak bisa membawa elemen fluida lebih jauh lagi dari daerah perkembangan tekanan.

Layer dari fluida yang berdekatan dengan solid surface terbawa untuk berhenti atau

perlambatan dan aliran tersebut terseparasi dari permukaan. Daerah separasi dari

boundary layer yang merupakan hasil dari pembentukan daerah yang tekanannya

rendah di belakang silinder, dimana momentumnya tidak sempurna, ini disebut dengan

daerah wake. Untuk aliran yang terseparasi pada body, terdapat sejumlah gaya

penekanan yang tidak seimbang pada arah alirannya, ini mengakibatkan pressure drag

pada body. Besarnya daerah wake menyebabkan besarnya pressure drag.

Gambar 2.7 Separasi aliran pada silinder.

Gambar 2.8 Letak separasi pada Boundary Layer.

12

2.6. Lift (Gaya Angkat)

Koefisien lift adalah bentuk tak berdimensi dari lift. Peralatan penghasil lift

yang paling umum adalah airfoil, hydrofoil, fan dan lain-lain, yang selalu bekerja pada

kisaran bilangan Reynolds yang besar dimana aliran mempunyai sebuah sifat lapisan

batas, dengan efek viscous yang terdapat pada lapisan batas dan daerah olakan. Dalam

kasus ini, tegangan geser dinding hanya sediakit memberikan kontribusi terhadap lift.

Kebanyakan lift berasal dari distribusi tekanan permukaan.

Suatu alat yang didesain untuk menghasilkan lift bisa bekerja dengan

menghasilkan suatu distribusi tekanan yang berbeda antara permukaan bagian bawah

dengan bagian atas.

Gambar 2.9 Hydrofoil boat.

Persamaan lift adalah :

CL = AV

FL2

21

Dimana :

CL = Koefisien Lift

FL = Gaya Lift (N)

A = Luas Proyeksi Hidrofoil (m2)

V = Kecepatan Aliran Bebas (m/dt)

= Massa jenis (Kg/m3)

13

2.7. Penelitian Bouak dan Leamay (1998)

Eksperiman Bouak dan lemay (1998) menggunakan dua silinder sirkuler

yang tidak teriris, dimana silinder utama diganggu alirannya dengan silinder kecil.

Eksperimen dilakukan dengan memberikan variasi sudut α (0o; 0,25

o; 4,5

o; 7,5

o; 10,5

o

dan 17o. Hasil Eksperimen diperoleh drag dengan sudut 0o menghasilkan drag 1.

Kemudian drag mengalami penurunan drag sampai sudut 6,5o, drag mengalami

kenaikan setelah melewatisudut 6,5o dan drag akan mencapai maksimum pada sudut

15o dengan harga koefisien drag sebesar 1,2. Hal ini menunjukan bahwa untuk sudut

semakin meningkat, range 0o – 90

o, wake dari pengganggu (silinder kecil masih efektif

untuk menghasilkan drag yang kecil pada silinder utama.

Gambar 2.10 a. Skema Eksperimen Bouak, Lemay

b. Koefisien Lift dan drag sebagai fungsi sudut.

Eksperimen untuk lift adalah pada sudut 0o dihasilkan lift 0, dimana lift

yang ditimbulkan akan bertambah seiring dengan kenaikan sudut posisi α sampai 4,5o

dengan harga lift 0,65. Namun pada α lebih dari 4,5o, lift yang terjadi akan semakin

kecil. Penelitian ini dihasilkan bahwa pada α = 4,5o dengan harga S/d = 1,5 merupakan

titik optimal dengan harga Cl = 0,65. Hal ini menunjukan bahwa wake yang terbentuk

pada silinder sirkuler kecil masih mampu menghasilkan lift pada silinder utama.

14

III. METODE PENELITIAN

Pada studi thesis ini ada dua jenis pengukuran yang dilakukan, yaitu

pengukuran secara langsung dan pengukuran tidak langsung. Pengukuran secara

langsung yaitu suatu pengukuran dimana hasil percobaan dapat langsung dibaca dari

alat ukur yang digunakan. Sedang pengukuran secara tidak langsung adalah

pengukuran dimana diperlukan proses perhitungan terlebih dahulu dari hasil data yang

didapat dari pengukuran yang dilakukan. Untuk lebih jelasnya, akan terlebih dahulu

dibahas tentang analisa dimensi dan alat-alat yang akan digunakan dalam percobaan,

metode serta langkah-langkah percobaan.

3.1. Parameter yang diukur

Analisa Dimensi

Analisa dimensi bertujuan untuk mengetahui variabel apa saja yang

berpengaruh pada suatu percobaan dalam bentuk bilangan tak berdimensi. Dengan

metoda ini diharapkan percobaan tidak memakan waktu yang lama dan hasil yang

diperoleh dapat dipertanggung-jawabkan.

Dalam penelitian ini, analisa dimensi digunakan untuk mengetahui variabel

apa saja yang mempengaruhi karakteristik aliran yang melintasi profil hydrofoil tipe

NACA 66-210 asimetri yang diganggu alirannya dengan disturbance bentuk silinder

kecil tanpa teriris yang terpasang didepan hydrofoil dengan sudut posisi (s) 0o, 3

o, 6

o,

10o, 15

o dan 20

o dengan variasi sudut datang aliran angle of attack (α) 0

o, 5

o, dan 10

o.

Cara yang digunakan adalah dengan Buckingham –Pi Theorema.

3.2. Peralatan Ukur

3.2.1. Terowongan Angin

Peralatan utama selain model silinder uji yang digunakan adalah

terowongan angin tempat percobaan dilakukan. Percobaan dengan terowongan angin

ini dimaksudkan untuk percobaan dalam skala model. Hal ini karena untuk melakukan

pengujian denga pengukuran yang sebenarnya cukup sulit, selain memerlukan tempat

yang luas serta biaya yang tidak sedikit. Tetapi sudah tentu kondisi pada saat pengujian

dilaksanakan diusahakan sedekat mungkin dengan kenyataan.

15

o Wind Tunnel Balans

Alat ukur ini digunakan untuk mengukur gaya-gaya aerodinamis, yaitu lift

dan drag. Wind tunnel ini terdiri dari sepasang batang yang ditumpu dengan sepasang

knife edge pada sumbu silang yang saling tegak lurus, dengan arah paralel dan normal

garis sumbu terowongan angin.

Antara model dan balans dihubungkan dengan suatu batang yang

dilengkapi dengan model locking screw cursor, sehingga perubahan model terhadap

terowongan angin dapat dilakukan . Sudut yang dipilih dapat dikunci dengan angle

setting screw.

Balance arm yang paralel dengan arah aliran digunakan untuk mengukur

lift. Untuk kestabilan balance arm dari gaya-gaya aerodinamis yang terjadi, wind

tunnel balance juga dihubungkan dengan suatu bejana yang berisi oli (pelumas)

dengan viskositas tertentu yang diletakkan dibawah wind tunnel sebagai penyeimbang.

Jika udara dialirkan ke dalam terowongan angin, model akan mengalami

gaya aerodinamis, sehingga balans pengukur akan bergeser dari kedudukannya.

Gambar 3.2 Balance assembly

Sliding weight digeser untuk mengembalikan garis penunjuk ke posisi nul

indikator. Primary sliding balance digeser-geser untuk mendapatkan posisi null secara

tepat. Skala pada balans arm telah dikalibrasi kesatuan gaya , sehingga lift dan drag

dapat dibaca secara langsung dalam satuan Newton, dengan catatan garis sumbu model

berhimpit dengan garis sumbu terowongan angin.

16

o Data Klasifikasi Wind Tunnel

Terowongan angin yang digunakan dalam percobaan ini adalah jenis open

circuit low speed wind tunnel. Data teknis terowongan angin adalah sebagai berikut :

Jenis : Subsonic Open Circuit Wind Tunnel

Dimensi : 2980 x 183 x 800 mm

Work Sectin : 1000 mm (Ortogonal) x 1000 mm

Kecepatan maksimal : 20 m/s

Lift balans maksimal : 7 N

Drag balans maksimal : 2,5 N

Sensitifitas : 0,01 N

Motor penggerak blower : Mez-2,2KW-4,8 Amp - 380 V AC

Putaran motor maksimal : 2880 rpm

Inverter : Fuji Electric-type FVR-G-5; 380V, 60 Hz ; 2,2 KW

Gambar 3.1 Skema Wind-Tunnel

3.2.2. Alat Ukur Tekanan

Pada percobaan ini akan mengukur tekanan, baik itu tekanan static maupun

tekanan stagnasi. Peralatan yang digunakan untuk mengukur tekanan-tekanan tersebut

adalah:

a. Thermometer

Thermometer adalah suatu alat untuk mengukur temperatur. Thermometer

yang digunakan disini adalah thermometer untuk mengukur temperatur udara di

17

ruangan. Pengukuran temperatur di ruangan digunakan untuk mengukur properti

udara guna menghitung bilangan Reynold dari aliran , dengan menganggap

kondisi aliran bebas di dalam open circuit wind tunnel sama dengan kondisi

aliran bebas ruangan yang ditempatinya.

Thermometer

Type : air raksa (Hg)

Range : -10o C – 110

o C

Skala : 1o C

Toleransi : 0.5o C

b. Manometer (Pengukur Kecepatan freestream)

Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida didalam wind tunnel.

Adapun spkesifikasi dari alat ini adalah :

Type : 504

Range : 0 – 17 m

Skala : 0.1 m/s

Fluida : red oil

Gambar 3.3 Manometer pengukur kecepatan

3.3. Benda Uji

Pada percobaan ini, benda kerja yang digunakan adalah hydrofoil tipe

NACA 66-210 asimetri dengan ukuran model seperti terlihat pada gambar 3.4 sebagai

berikut :

18

Gambar 3.4 Ukuran model hydrofoil tipe NACA 66-210 asimetri.

19

Bentuk penampang Hydrofoil tipe NACA 66-210 asimetri dapat dilihat pada gambar

3.5 berikut.

Gambar 3.5 Penampang proyeksi Hydrofoil tipe NACA 66-210 asimetri.

Variasi sudut stagger disturbance terhadap hydrofoil diperlihatkan pada

gambar 3.6 dan sudut serang kemudi sesuai dengan gambar 3.7.

Gambar 3.6 Setting eksperimental

Gambar 3.7 Sudut serang hydrofoil

V

P

V

P

20

3.4. Prosedur Percobaan

Untuk mengetahui seberapa besar pengaruh sudut stagger disturbance dan

variasi sudut datang aliran terhadap lift force pada hydrofoil tipe NACA 66-210

asimetri, dilakukan penelitian dengan prosedur sebagai berikut:

1. Analisa dimensi

2. Persiapan peralatan percobaan

3. Pelaksanaan percobaan

4. Pengolahan data dan analisa

IV. DAFTAR PUSTAKA

1. Bouak. F, Lemay. J, 1998 , Journal of Fluids Engineering.

2. Bruce R. Munson, Donald Young, 2005,”Mekanika Fluida”, Edisi keempat,

Penerbit Erlangga.

3. Fox, R, Mc. Donald, A.T, 1985, “Introduction to Fluid Mechanics”, 3rd

Edition,

John Willey & Sons, Inc.

4. Schliting, Hermann, 1979“ Boundary Layer Theory”, Mc. Grew Hill Book

Company.

5. Shevell, Richards, 1983 “ Fundamentals of Flight”. Prentice-Hall, Inc.