Windtunnel atau terowongan angin adalah alat riset dikembangkan ...

Windtunnel atau terowongan angin adalah alat riset dikembangkan untuk membantu dalam menganalisa efek angin yang bergerak atau di sekitar object padat. Pada umumnya, perancangan terowongan angin berdasarkan dari data-data hasil eksperimen. Eksperimen ini menggunakan motor listrik dengan 10 blade untuk menghasilkan hembusan angin di dalam terowongan angin. Dengan eksperimen yang dilakukan dapat dihasilkan kontribusi tekanan di setiap bagian-bagian terowongan angin tersebut dengan kontruksi terowongan angin yang telah dirancang.

Batasan Masalah

Untuk lebih terarahnya penelitian ini dan memberikan hasil yang sesuai dengan tujuan penulisan, maka dilakukan pembatasan masalah.

Tujuan Penulisan

Tujuan penelitian yang dilakukan adalah :

mengetahui besarnya distribusi tekanan statis pada terowongan (wind tunnel) angin dan kecepatan yang akan masuk ke dalam nosel (nozzel) dan seksi uji (test section) dengan desain terowongan angin yang telah dibuat.

Klasifikasi Terowongan Angin

Untuk membedakan tipenya, terowongan angin dibedakan berdasarkan parameter-parameter tertentu. Parameter tersebut biasanya merupakan salah satu parameter yang signifikan dari bilangan Reynolds

Kegunaan Terowongan Angin

Terowongan angin digunakan 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.

PENGARUH JUMLAH BLADE TERHADAP KONTRIBUSI TEKANAN STATIS DAN KECEPATAN

UDARA PADA TEROWONGAN ANGIN (WINDTUNNEL)

TUNNEL

Selain dua bidang diatas terowongan angin juga banyak digunakan dalam pengujian berbagai kondisi benda dalam aliran udara seperti konstruksi pencakar langit, lingkungan perkotaan dan lain-lain

Jalur Rangkaian

Yang dimaksud jalur rangkaian adalah jalur lintasan udara yang melalui terowongan.

1. Rangkaian Terbuka (Open Circuit Tunnel).

Pada tipe terowongan ini udara mengikuti jalur lurus dari jalur masuk melalui kontraksi keseksi uji, diikuti diffuser, rumah fan, dan saluran keluar ke udara.

Teowongan Angin Saluran Terbuka (Open Circuit)

Tipe ini memiliki keuntungan dan kerugian.

Keuntungan :

• Biaya kontruksi rendah.

• Tak ada masalah bila ingin menjalankan motor pembakaran dalam atau melakukan banyak visualisasi aliran jika inlet dan outlet keduanya terbuka ke atmosfer.

Kerugian :

• Jika diletakkan didalam ruangan, berdasar pada ukuran terowongan terhadap ukuran ruang, bias jadi di butuhkan penyaringan tambahan pada inlet untuk mendapatkan aliran bertambah tinggi. Dengan cara yang sama inlet/outlet terbuka ke atmosfer, yang mana angin dan cuaca dingin dapat mempengaruhi operasi.

• Untuk ukuran tertentu dan kecepatan tertentu diperlukan lebih banyak energi untuk menjalankannya. Ini hanya sebuah factor jika digunakan untuk pengembangan dimana laju penggunaan tinggi.

• Secara umum, berisik. Untuk ukuran lebih besar (Aseksi uji > 70 π2) kebisingan mengakibatkan masalah lingkungan dan membatasi jam operasi.

2. Rangkaian tertutup.

Terowongan ini mempunyai jalur yang kontinu untuk udara. Sebagian besar tipe ini adalah jalur tunggal (single return).

Terowongan Angin Saluran Tertutup (Close Circuit)

Keuntungan :

• Dengan kegunaan corner turning vanes, kualitas dari aliran dapat dengan mudah di control.

• Memerlukan energi yang lebih sedikit untuk ukuran dan kecepatan seksi uji tertentu, ini terpentinguntuk terowongan yang digunakan pengujian pengembangan dengan penggunaan tinggi.

• Tidak terlalu berisik.

Kerugian :

• Biaya awal yang besar akibat penambahan saluran kembali (return ducts) dan corner vanes.

• Digunakan secara luas untuk pengujian asap atau menjalankan motor pembakaran dalam, harus ada saluran untuk pembuangan.

Tipe Aliran Fluida

Dalam mempelajari mekanika fluida tidak terlepas dari tipe-tipe aliran fluida yang terjadi. Untuk mengetahui tipe aliran tersebut, terlebih dahulu dicari nilai dari bilangan Reynolds dengan parameter-parameter yang dimiliki aliran fluida yang sedang di analisis.

Secara umum tipe aliran fluida terbagi menjadi:

1. Aliran laminar Aliran laminar didefinisikan

sebagai aliran dengan fluida yang bergerak secara halus dan lancar dengan kecepatan relatif rendah serta fluidanya sangat viskos. Maka apabila sebuah aliran mempunyai gangguan yang mungkin dialami oleh medan aliran itu akibat getaran, ketidakteraturan permukaan batas dan sebagainya, relatif lebih cepat teredam oleh viskositas fluida tersebut. Dalam hal ini fluida boleh dianggap dalam bentuk lapisan-lapisan (lamina) dengan pertukaran molekuler yang hanya terjadi di antara lapisan-lapisan yang berbatasan dimana nilai bilangan Reynoldsnya kurang dari 2300. 2. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Ketika kecepatan aliran itu bertambah atau viskositasnya berkurang (dapat disebabkan temperatur meningkat) maka gangguan-gangguan akan terus teramati dan semakin membesar serta kuat yang akhirnya suatu keadaan peralihan tercapai. Keadaan peralihan ini tergantung pada viskositas fluida, kecepatan dan lain-lain yang menyangkut geometri aliran dimana nila bilangan Reynoldsnya antara 2300 sampai dengan 4000. 3. Aliran turbulen

Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu

bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar di mana nilai bilangan Reynoldsnya lebih besar dari 4000. Dalam hal ini turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian–kerugian aliran

Pengukuran Kecepatan dan Tekanan

Pengukuran kecepatan dan tekanan dapat di ukur dengan menggunakan manometer U serta mikromanometer miring. Kecepatan aliran udara pada terowongan angin dapat ditentukan dengan mengukur Static-pressure drop antara dua bagian terowongan angin, yaitu diantara settling chamber dan test section.

Tekanan Statik, Tekanan Stagnasi dan Tekanan Dinamik

Tekanan statik atau tekanan thermodinamika pada persamaan Bernoulli adalah tekanan fluida yang diukur oleh alat yang bergerak bersama dengan fluida. Kondisi ini sangat sulit diwujudkan. Namun dengan kenyataan bahwa tidak ada variasi tekanan pada arah penampang tegak lurus aliran, maka tekanan statik dapat diukur dengan membuat lubang kecil pada dinding aliran sedemikian rupa sehingga sumbunya tegak lurus dinding aliran (wall pressure tap). Cara lain adalah dengan memasang probe atau tabung pitot pada aliran fluida jauh dari dinding aliran (gambar 1.2.). Pengukuran tekanan statis dilakukan

oleh lubang kecil di bagian bawah dinding tabung.

Tekanan Stagnasi adalah tekanan fluida yang diukur pada aliran fluida yang diperlambat sampai diam, V = 0 dengan kondisi aliran tanpa gesekan. Pengukuran tekanan stagnasi pada tabung pitot diukur oleh lubang kecil di mulut tabung yang akan tepat tegak lurus terhadap garis arus dari aliran. Untuk aliran tak mampu mampat dapat diterapkan persamaan Bernoulli pada kondisi tanpa perubahan ketinggian.

Jika p adalah tekanan statik pada penampang dengan kecepatan fluida adalah V dan po adalah tekanan stagnasi dimana kecepatan stagnasi aliran fluida Vo adalah 0, maka dapat dihitung :

p V Cρ+ =

2

2

p V p V0 02 2

2 2ρ ρ+ = +

p p Vo = + ρ

2

2

Suku kedua, ρ V2/2 adalah tekanan dinamik yaitu tekanan akibat kecepatan fluida, yakni selisih antara tekanan statik dengan tekanan stagnasi. maka pengukuran tekanan statis dan tekanan stagnasi dengan tabung pitot dapat juga sekaligus mengukur tekanan dinamisnya. Penerapan yang lain dari persamaan ini adalah perubahan tekanan

dinamis menjadi kecepatan fluida dengan kondisi aliran tak mampu mampat. Dengan demikian tabung pitot dapat juga dipergunakan sebagai alat ukur kapasitas aliran.

Persamaan Bernoulli

Dengan menggunakan persamaan Bernoulli maka perbedaan tinggi tekanannya, adalah

pA + 2

2AVρ

= pB + 2

2BVρ

+ ς12

2BVρ

Dimana :

ς1 = koefisien losses

pA = Static pressure di A

pB = Static pressure di B

VA = Kecepatan di A

VB = Kecepatan di B

Berdasarkan persamaan kontinuitas :

FA VA = FB VB = FC VC

Maka :

pA- pB = ς 2

2CVρ

Dimana :

ς =2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

B

B

FF

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

2

A

B

FF

-1 ς

Sehingga kecepatannya adalah :

V = µ2

)(2 BA pp − ς

µ 1=

Manometer Manometer adalah alat yang

digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapan.

Manometer

Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut:

• Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi.

• Bila tekanan positif diterapan pada salah satu sisi kaki tabung, cairan ditekan

kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung yang lainnya. Perbedaan pada ketinggian “h” merupakan penjumlahan hasil pembacaan di atas dan di bawah angka nol yang menunjukan adanya tekanan.

• Bila keadaan vakum

diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan pembacaan di atas dan di bawah nol yang menunjukan jumlah tekanan vakum.

Ada tiga tipe utama

manometer: • Manometer satu sisi kolom

yang mempunyai tempat cairan besar dari tabung U dan mempunyai skala disisi kolom sempit. Kolom ini dapat menjelaskan perpindahan cairan lebih jelas. Kolom cairan manometer dapat digunakan untuk mengukur perbedaan yang kecil diantara tekanan tinggi.

• Jenis membran fleksibel: jenis ini menggunakan defleksi (tolakan) membran fleksibel yang menutup volum dengan tekanan tertentu. Besarnya defleksi dari membran sesuai dengan tekanan spesifik. Ada tabel keterangan untuk menentukan tekanan perbedaan defleksi. Jenis Pipa koil: Sepertiga

bagian dari manometer ini menggunakan pipa koil yang akan mengembang dengan kenaikan tekanan. Hal ini disebabkan perputaran dari sisi lengan yang disambung ke pipa.

Alat - alat Rangkaian Terowongan Angin Data dari masing - masing bagian terowongan angin, sebagai berikut:

1. Motor penggerak Daya motor penggerak yang digunakan sebesar 2,2 kW

Gambar Motor penggerak

2. Blade

Blade yang digunakan berjumlah 10 dengan kemiringan 5°.

Gambar Blade

3. Ruang Penenang (Settling Chamber)

Berfungsi untuk mengurangi turbulensi aliran di dalam terowongan. Pada settling chamber diletakkan sarang lebah (honey combs) dan saringan kawat (screen)

Gambar 3.3 Settling chamber

4. Saringan kawat (Screen) Berguna untuk mengurangi turbulensi aliran.

Gambar Saringan kawat

5. Nosel (Nozzel) Bagian yang sangat menentukan dalam pembentukan keseragaman kecepatan aliran udara pada seksi uji (test section).

Gambar Nozzel

6. Seksi uji (Test section) Bagian dari terowongan angin untuk menempatkan model yang akan diuji

serta dilengkapi dengan dudukan model (sting mounting atau sejenisnya).

Gambar Test section

7. Difuser (Diffuser) Berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik menjadi energi potensial.

Gambar Diffuser

Alat –alat Pendukung Di dalam melakukan pengujian diperlukan beberapa alat pendukung, antara lain:

1. 1. Manometer Terbuka Digunakan untuk mengukur tekanan udara yang ada di dalam terowongan angin dihasilkan oleh blade.

Gambar Manometer terbuka 2. Fluida Cair Fluida cair pada manometer yang digunakan berupa alkohol etil. Selang 3. Digunakan untuk pendukung

manometer.

4. Tabung Pitot Berfungsi untuk menyearahkan aliran udara yang akan masuk ke dalam manometer. 5. Penggaris Digunakan untuk mengukur jarak di antara lubang-lubang pada bagian-bagian terowongan angin.

Metode Pengolahan Data Untuk mendapatkan hasil

pengolahan data yang diinginkan, maka dapat dilakukan langkah-langkah pengolahan data tersebut sebagai berikut:

Kontribusi tekanan statis di setiap lubang p = patm + ρalkohol . g . h

Dengan : p = Tekanan statis (N/m2) patm = Tekanan atmosfir (N/m2)

ρalkohol = Massa jenis alkohol g = Percepatan gravitasi h1 = Tinggi tekanan di lubang 1 (m) h2= Tinggi tekanan di lubang 2 (m) h3= Tinggi tekanan di lubang 3 (m) h4= Tinggi tekanan di lubang 4 (m) h5= Tinggi tekanan di lubang 5 (m) h6= Tinggi tekanan di lubang 6 (m) h7= Tinggi tekanan di lubang 7 (m) h8= Tinggi tekanan di lubang 8 (m) h9= Tinggi tekanan di lubang 9 (m) h10=Tinggi tekanan di lubang 10 (m) h11=Tinggi tekanan di lubang 11 (m) h12=Tinggi tekanan di lubang 12 (m) h13=Tinggi tekanan di lubang 13 (m) h14=Tinggi tekanan di lubang 14 (m) h15=Tinggi tekanan di lubang 15 (m) h16=Tinggi tekanan di lubang 16 (m) Perhitungan kecepatan udara

Gambar Arah kecepatan yang akan masuk ke dalam seksi uji

Kecepatan yang akan masuk dalam nosel (nozzel) (V1)

Didalam perumusan dapat diperjelas dengan melihat gambar 3.10 dimana keterangannya ada didalam perumusan.

1. Mencari nilai tekanan yang ada

dalam manometer p = patm + ρalkohol . g . ∆h

2. Mencari nilai tekanan total pada tabung pitot ptotal = patm + ρudara . g . H

3. Mencari nilai tekanan statis di lubang

4 pstatis = patm + ρalkohol . g . h4

Maka akan didapat kecepatan yang akan masuk ke dalam nozel sebagai berikut :

V1 = udara

statistotal ppρ

)(2 −

Kecepatan yang akan masuk ke dalam seksi uji (test section)

Sebelumnya harus didapatkan nilai tekanan statis di lubang 4 dan lubang 5.

1. Tekanan statis di lubang 4 (p1)

p1 = patm + ρalkohol . g . h4

2. Tekanan statis di lubang 5 (p5) p2 = patm + ρalkohol . g . h5

Maka akan didapatkan kecepatan yang akan masuk ke dalam test section sebagai berikut :

V2 =udara

udara Vppρ

ρ 2121 ..2/1)(2 +−

Dimana : V1= Kecepatan yang akan masuk ke dalamnozel (m/s) V2= Kecepatan yang akan masuk ke dalam test section (m/s) p = Tekanan di dalam manometer (N/m2) patm = Tekanan atmosfir (N/m2) ρalkohol= Massa jenis alkohol (kg/m3) ρudar = Massa jenis udara (kg/m3) g = Percepatan gravitasi (m/s2) Pengamatan hasil simulasi dengan menggunakan program CFD

Perkembangan teknologi yang serba terkomputerisasi, telah memberi banyak kemudahan salah satunya dalam hal mendapatkan informasi dari analisa yang mempunyai tingkat kerumitan yang tinggi bila dilakukan secara manual.

Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan salah satu cara penggunaan komputer untuk menghasilkan informasi tentang bagaimana aliran fluida. CFD menggabungkan berbagai ilmu dasar teknologi diantaranya matematika, ilmu komputer, teknik dan fisika. Semua ilmu disiplin tersebut digunakan untuk pemodelan atau simulasi aliran fluida.

Prinsip CFD adalah metode perhitungan yang mengkhususkan pada fluida, di mana sebuah kontrol dimensi, luas serta volume dengan memanfaatkan komputasi komputer maka dapat dilakukan perhitungan pada tiap-tiap elemennya.

Hal yang paling mendasar mengapa konsep CFD banyak sekali digunakan dalam dunia industri adalah dengan CFD dapat dilakukan analisa terhadap suatu sistem dengan mengurangi biaya eksperimen dan tentunya waktu yang panjang dalam melakukan eksperimen tersebut atau dalam proses design engineering tahap yang harus dilakukan menjadi lebih pendek. Hal lain yang mendasari pemakaian konsep CFD adalah pemahaman lebih dalam mengenai karakteristik aliran fluida dengan melihat hasil berupa grafik, vektor, kontur bahkan animasi.

Perhitungan Kontribusi Tekanan

Dibawah ini akan dijelaskan perhitungan dari tiap-tiap bagian terowongan angin yang akan menghasilkan kontribusi tekanan di dalam bagian-bagian terowongan angin tersebut.

Ruang Penenang (Settling Chamber)

Ruang penenang (settling chamber) berfungsi untuk mengurangi turbulensi aliran di dalam terowongan.

● Tekanan statis di lubang 1 (p1) p1 = patm + ρalkohol . g . h1 = 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,025 = 101,3 x 103 + 192,9

= 101492,9 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 2 (p2) p2 = patm + ρalkohol . g . h2

= 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,023

= 101,3 x 103 + 177,5 = 101477,5 N/m2

● Tekanan statis di lubang 3 (p3) p3 = patm + ρalkohol . g . h3

= 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,021 = 101,3 x 103 + 162,03 = 101462,02 N/m2 4.2.2 Nosel (Nozzel) Nosel adalah bagian yang sangat menentukan dalam pembentukan keseragaman kecepatan aliran udara pada seksi uji (test section).


= 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,019 = 101,3 x 103 + 146,6 = 101446,6 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 5 (p5) p5 = patm + ρalkohol . g . h5

= 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,017 = 101,3 x 103 + 131,2 = 101431,2 N/m2

Seksi Uji (Test Section) Seksi uji (test section) adalah bagian dari terowongan angin untuk menempatkan model yang akan diuji serta dilengkapi dengan dudukan model (sting mounting) dan alat ukur.


= 101,3 x 10 3 + 786,51 . 9,81 . 0,015 = 101,3 x 103 + 115,73 = 101415,73 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 7 (p7) p7 = patm + ρalkohol . g . h7



= 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,009 = 101,3 x 103 + 69,44 = 101369,44 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 10 (p10)

p10 = Patm + ρalkohol . g . h10 = 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,007

= 101,3 x 103 + 54,01 = 101354,01 N/m2


= 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,005 = 101,3 x 103 + 38,6 = 101338,6 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 12 (p12) p12 = patm + ρalkohol . g . h12

= 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,004 = 101,3 x 103 + 30,9 = 101330,9 N/m2 Difuser (Diffuser) Difuser berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik menjadi energi potensial. Difuser dibuat membesar ke arah down stream, dengan sudut 2α tidak lebih dari 5º dan area ratio tidak lebih dari 2,5. ● Tekanan statis di lubang 13 (p13) p13 = patm + ρalkohol . g . h13

= 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,003 = 101,3 x 103 + 23,15 = 101323,15 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 14 (p14) p14 = Patm + ρalkohol . g . h14

= 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,002 = 101,3 x 103 + 15,43 = 101315,43 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 15 (p15) p15 = patm + ρalkohol . g . h15

= 101,3 x 103 +786,51 .9,81 . 0,001

= 101,3 x 103 + 7,72 = 101307,72 N/m2 ● Tekanan statis di lubang 16 (p16) p16 = patm + ρalkohol . g . h16

= 101,3 x 103+786,51. 9,81 . 0,0005 = 101,3 x 103 + 3,9 = 101303,9 N/m2 Kecepatan yang akan masuk ke dalam seksi uji (V2) Diketahui : patm = 101,3 x 103 N/m2 ρalkohol = 786,51 kg/m3 ρudara = 1,176 kg/m3 g = 9,81 m/s2 H = 0,06 m ∆h = 2 cm = 0,02 m

Pada gambar 4.5 dapat dilihat keterangan untuk memperjelas langkah-langkah dalam perhitungan kecepatan yang akan masuk ke dalam seksi uji (V2) : ● Mencari nilai tekanan yang ada dalam manometer p = patm + ρalkohol . g . ∆h = 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,02 = 101,3 x 103 + 154,31 = 101454,31 N/m2

● Mencari tekanan total pada tabung pitot ptotal = p + ρudara . g . H = 101454,31 +1,176 . 9,81 . 0,06 = 101454,31 + 0,69 = 101455,002 N/m2

● Tekanan statis pada lubang 4 (h4 = 0,019 m) pstatis = patm + ρalkohol . g . h4 = 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,019 = 101,3 x 103 + 146,6 = 101446,6 N/m2

Maka akan didapat kecepatan yang akan masuk ke dalam nosel (V1) sebagai berikut :

V1 = udara

statistotal ppρ

)(2 −

= 176,1

)6,101446002,101455(2 −

= 176,1

8,16

= 3,8 m/s

Setelah kecepatan yang masuk ke dalam nosel (V1) didapat, maka kecepatan yang akan masuk ke dalam seksi uji (V2) dapat ditentukan.

Sebelumnya, kita

menentukan terlebih dahulu tekanan statis yang dihasilkan di lubang 4 dan lubang 5. Untuk lebih jelas posisi lubang 4 dan 5 dapat dilihat pada gambar 4.5.

● Tekanan statis di lubang 4 p1 = patm + ρalkohol . g . h4 = 101,3 x 103 + 786,51 . 9,81 . 0,019 = 101,3 x 103 + 146,6 = 101446,6 N/m2

● Tekanan statis di lubang 5 p2 = patm + ρalkohol . g . h5 = 101,3 x 103 +786,51 . 9,81 . 0,017 = 101,3 x 103 + 131,2 = 101431,2 N/m2

Maka akan didapatkan V2 sebagai berikut :

V2 = udara

udara Vppρ

ρ 2121 ..2/1)(2 +−

=

176,1)8,3.(176,1.2/1)2,1014316,101446(2 2+−

= 176,1

5,88,30 +

= 5,8 m/s

Grafik di bawah ini memperlihatkan kontribusi tekanan statis di setiap jarak posisi lubang yang telah ditentukan.

101323.14101315.43

101307.70

101330.90101338.60

101354.01

101369.44

101384.90

101400.30

101415.73

101431.20

101446.60

101462.02

101477.50

101492.90

101303.90

101415.73

101307.70101315.43

101323.14

101334.72

101346.29

101361.72

101373.29

101384.90

101404.16

101431.20

101446.60

101462.02

101485.17

101303.90101302.30

101275

101295

101315

101335

101355

101375

101395

101415

101435

101455

101475

101495

101515

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Posisi lubang

Teka

nan

stat

is (N

/m2)

10 Blade

5 Blade

Gambar Grafik Kontribusi Tekanan

Pengamatan dari hasil simulasi dengan menggunakan program CFD.

Gambar 4.9 Aliran tekanan

Dari gambar 4.9 dapat dilihat bahwa pada bagian settling chamber terdapat tekanan yang paling bersar yang ditandai dengan warna merah (102844 -103770 Pa), dimana daerah tersebut merupakan frontal area atau dapat pula dikatakan tempat pertama aliran udara masuk ke dalam terowongan angin dengan tekanan statis yang terjadi sekitar. Terjadi perubahan tekanan yang kecil ditandai dengan warna kuning tipis dan hijau (98212,1-101917 Pa), perubahan tersebut dipengaruhi karena adanya penyempitan ruang pada bagian tengah nozzel. Pada bagian test section tekanan yang terjadi paling rendah yang ditandai dengan warna biru (94506,7-97285,8 Pa). Pada bagian diffuser terjadi kenaikkan tekanan yang ditandai dengan warna hijau dan kuning (98212,1-100991 Pa).

Kesimpulan 1. Kontribusi tekanan yang dihasilkan dipengaruhi oleh : • Jarak posisi lubang

terhadap titik awal datangnya aliran udara, semakin jauh jarak posisi lubang terhadap titik awal

maka tekanan statis yang dihasilkan akan semakin kecil.

• Tinggi tekanan yang diukur dengan menggunakan manometer terbuka, semakin tinggi tekanan pada manometer maka tekanan statis yang dihasilkan akan semakin besar.

2. Kecepatan yang akan masuk ke dalam seksi uji dengan menggunakan 10 blade adalah sebesar 5,8 m/s.

Saran

Dalam perancangan terowongan angin perlu ditambahkan alat untuk penyearah aliran udara (honeycombs).

Windtunnel atau terowongan angin adalah alat riset dikembangkan ...

Documents

Transcript of Windtunnel atau terowongan angin adalah alat riset dikembangkan ...