Proposal Tugas Akhir Wind Tunnel - 2

(1)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

SIMULASI

WIND TUNNEL

SKALA LABOLATORIUM

Nama

:

: Azharyanto

Azharyanto Fadhli

Fadhli

No. Pokok : 4314218045

JURUSAN TEKNIK MESIN

_–

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS PANCASILA

JAKARTA

2016

(2)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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

Untuk dizaman seperti sekarang ini, tentunya untuk menganalisa aerodinamis suatu benda atau kendaraan yang akan dirancang (terutama desain body), akan membutuhkan suatu alat yang dapat membantu dalam menganalisis hambatan angin yang dapat diterima. Namun jika suatu rancangan harus selalu membuat moke up terlebih dahulu dan lalu dilakukan pengujian,maka akan mengahabiskan banyak waktu dan biaya. Oleh karena itu, sekarang sudah banyak berkembangnya software yang dapat membantu menganalisa untuk mengoptimlakan dalam merancang wind tunel. Beberapa software seperti Ansys, SolidWorks, Inventor, Catia dan lain - lain yang dapat mengaplikasikan Computional Fluid Dynamic (CFD), sehingga dengan adanya software tersebut, perancang dapat merubah dan memilih sehingga desain bias sangat optimal tanpa memkan wakt dan biaya yang sangat mahal.

1.2. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penulis dalam pelaksanaan tugas akhir ini diantaranya :

1. Dapat mensimulasikan wind tunnel yang telah dirancang. 2. Mengetahui bentuk/shape seperti apa yang paling optimal.

3. Memaksimalkan aliran yang ada di test section dengan menggunakan axial fan yang terdapat dipasaran untuk sekala lab.

(3)

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

1.3. Rumusan Masalah

Terdapat beberapa rumusan masalah yang dapat diambil, yaitu:

1. shape/ bentuk seperti apa yang paling optimal untuk design wind tunnel untuk kapasitas lab?

2. Berapa dimensi maksimum yang didapat untuk bagian test chamber ? 3. Berapa nilai turbulensi, kecepatan dan tekanan yang terdapat pada test

chamber ?

1.4. Batasan Masalah

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

1.4. Metodologi Penelitian

1. Studi literature, yaitu mempelajari buku-buku ataupun referensi yang lainnya yang berhubungan dengan Wind Tunnel dan CFD.

2. Mealakukan diskusi dan tanya jawab dengan dosen pembimbing dan pihak- pihak yang berkompeten di bidangnya.

3. Melakukan diskusi dengan pihak perancang dalam menentukan Wind Tunnel seperti apa yang paling optimal dengan axial fan yang sudah ditentukan.

4. Membuat perbandingan dan membuat kesimpulan dari hasil simulasi yang telah dilakukan.

(4)

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Umum Win d Tunnel

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

2.1.1 Jalur Rangkaian Wind Tunnel

Wind Tunnel mempunyai dua jenis jalur rangkaian dalam aplikasinya, yang pertama yaitu dengan rangkaian terbuka (Open Circuit Tunnel) dan yang kedua yaitu dengan rangkaian tertutup (Close Circuit Tunnel). Namun untuk yang dibahas oleh penulis untuk Wind Tunnel Rangkaian Terbuka.

Wind Tunnel ini disebut tipe terbuka atau Open Circuit Tunnel karena pada sisi inlet dan outlet bersinggungan langsung dengan atmosfer. Untuk alliran udaranya sendiri akan digerakan oleh axial fan yang diletakan di bagaian belakang Wind Tunnel. Terdapat 4 bagian utama dari Wind Tunnel

rangkaian terbuka ini, yaitu Construction (Nozzle), Setling Chamber, Test Chamber (tempat uji) dan Difuser .

(5)

Gambar 2.1 : Jalur Wind Tunnel Rangkaian Terbuka.

2.1.2 Bagian

_–

bagian Wind Tunnel Rangkaian Terbuka

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

a. Construction (Nozzle)

Construction marupakan bagian terpenting dalam mendesain Wind Tunnel, aliran yang dihasilkannya sangat berpengaruh pada kualitas aliran di test chamber. Dengan bentuknya seperti gambar 2.2 , bertujuan untuk meningkatkan kecepatan aliran dan mengurangi aliran

turbulen sebelum masuk ke test chamber.

(6)

b. Settling chamber

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

Gambar 2.3 : Settling Chamber

c. Test Chamber

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

(7)

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

Gambar 2.4 : Test Chamber

d. Diffusers

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

(8)

2.1.3 Kelebihan dan Kekurangan PadaWin d Tunnel

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

Kelebihan:

a. Biaya konstruksi relative rendah.

b. Wind Tunnel dapat diletakan didalam ruangan. Kerugian:

a. Angin dan suhu (cuaca) yang terdapat dilingkungan dapat mempengaruhi operasi dari wind tunnel.

b. Secara Umum lebih berisik saat beroprasi.

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

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

(9)

BAB III

RENCANA KERJA

3.1 Langkah-Langkah Pengerjaan

Adapun langkah-langkah yang akan dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Studi literatur

2. Konsultasi dengan dosen pemimbing

3. Penentuan Spesifikasi dan diskusi dengan pihak perancang 4. Pengolahan data dan melakukan simulasi

5. Penyempurnaan 6. Pembuatan laporan 3.2 Deskripsi Kerja

Tugas Akhir ini merupakan analisa yang dilakukan pada Wind Tunnel dengan cara melakukan simulasi pada software (CFD), membandingkan dan saling melengkapi sebagai upaya perancangan Wind Tunnel rangkaian terbuka untuk skala Lab, dengan Axial Fan yang sudah di tentukan. Dan diharapkan hasil yang akan dicapai maksimal untuk aliran yang masuk kedalam sesi uji ( test chamber).

(10)

Tabel 3.1 Jadwal Rencana Kerja

No Kegiatan

Febuari Maret April Mei Juni

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1. Studi Literatur 2. Konsultasi dengan dosen pembimbing 3. Penentuan Spesifikasi dan diskusi dengan pihak perancang 4. Pengolahan Data dan melakukan simulasi 5. Penyempurnaan 6. Pembuatan Laporan

(11)

DAFTAR PUSTAKA

[1].Adnin Bin Mat Bahari, Muhammad, Design Construction, and Testing of an Open Loop Low-Speed Wind Tunnel , A Report of Bachelor of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering University Malaysia Pahang, 2012.

[2].Miguel A. González Hernández(1), Ana I. Moreno López(1), Artur A. Jarzabek(1), José M. Perales Perales(1), Yuliang Wu(2) and Sun Xiaoxiao(2), Design Methodology for Quick and Low-Cost Wind Tunnel, (1) Polytechnic University of Madrid, Spain and (2) Beijing Institute of Technology, China, 2013.

[3].J. B. Barlow, W. H. Rae, Jr, A. Pope-Low Speed Wind Tunnel Testing. 1-John Wiley & Sons (1999)

(12)

LAMPIRAN

DAFTAR RIWAYAT HIDUP Biodata Diri

Nama : Azharyanto Fadhli

Jenis kelamin : Laki-laki

Tempat tanggal lahir : Jakarta, 15 Mei 1993

Status : Single

Kebangsaan : Indonesia

No. Kontak : 0812-8891-9501

Pendidikan

2015

_–

sekarang : Program Sarjana Teknik Mesin, Universitas Pancasila. 2011

_–

2014 : D3 Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta.

Pengalaman Kerja 1. PT. Pustek E&T

September 2014

_–

sekarang