ANALISA PENGARUH JARAK DAN DIMENSI ACCELERATING DUCT DI DEPAN PROPELLER DENGAN PENDEKATAN CFD

(1)

ANALISA PENGARUH JARAK DAN DIMENSI ACCELERATING DUCT DI DEPAN PROPELLER DENGAN PENDEKATAN CFD

Muhammad Hariri Shofa *⁾

Ir. Surjo W. Adji, M.Sc. **⁾

Irfan Syarif Arief, ST.,MT. **⁾

*⁾ Mahasiswa Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS

**⁾Dosen Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS

Abstrak

Propeller adalah suatu alat gerak yang berbentuk baling-baling, dan digunakan untuk menggerakkan kapal. Baling-baling ini memindahkan tenaga dengan cara merubah gaya putar dari baling-baling menjadi daya dorong untuk menggerakkan badan k apal dengan perantara massa air, dengan memutar bilah-bilah yang bersumbu pada por os. Dengan semakin majunya perkembangan teknologi maka dibuatlah solusi untuk meningkatkan efektifitas pada pe nggerak kapal, dan salah satunya yaitu dengan memberi sebuah struktur yang berbentuk selongsong (duct) di depan propeller yang disebut dengan teknologi “Accelerating duct in front of a propeller” maka dengan diberinya teknologi ini, dalam banyak artikel ilmiah dijelaskan mampu meningkatkan efisiensi propulsi. Maksud dari tugas akhir ini yaitu analisa pengaruh jarak dan di ameter accelerating duct di depan propeller dengan menggunakan pendekatan CFD sehingga di dapatkan data optimasi tentang thrust dan lift-nya berdasar peletakan duct secara komputerisasi.

Kata Kunci :

Propeller, duct, Thrust, Lift, Energy Saving.

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Propeller adalah suatu alat gerak yang berbentuk baling-baling, dan digunakan untuk menggerakkan kapal. Baling-baling ini memindahkan tenaga dengan cara merubah gaya putar dari baling-baling menjadi daya dorong untuk menggerakkan badan kapal dengan perantara massa air, dengan memutar bilah-bilah yang bersumbu pada poros, kemudian perkembangan dari sisstem penggerak kapal pun dari hari kehari cukup siginifikan dan menunjukkan hasil yang lumayan bermanfaat. Perkembangan itu mulai dari bentuk desain propeller maupun aksesoris yang terkait padanya. Salah satu yang sudah dikenal dalam dunia perkapalan terkait assesoris yang berpengaruh pada propeller yaitu peletakan struktur yang berbentuk selongsong (accelerating duct ) di

depan propeller dengan jarak tertentu. Salah satu keuntungan yang diperoleh dari penggunaan duct ini ialah diperolehnya efisiensi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan yang tidak menggunakan.

Gambaran umum mengenai accelerating duct ini yaitu pemasangan struktur yang berbentuk selongsong dan diletakkan di depan propeller dengan jarak tertentu, pemanfaatan accelerating duct ini umumnya diujikan pada kapal niaga menurut artikel ilmiah dunia perkapalan, namun hal ini masih jarang dipakai di Indonesia. Ditinjau dari efisiensi propulsi yang menggunakan accelerating duct maka sudah jelas bahwa efisiensinya lebih tinggi apabila dibandingkan dengan yang tidak menggunakan. Oleh karena dipasangnya accelerating duct maka juga berdampak pada kavitasi yang ditimbulkan.

(2)

Pada percobaan ini akan diuji mengenai jarak dan ukuran yang optimum untuk mendapatkan effisiensi, sehingga diketahui thrust yang besar dengan tingkat kavitasi yang paling rendah. Kemudian aliran fluida yang yang terjadi pada propeller akan dianalisis menggunakan bantuan computer yaitu CFD (Computational Fluid Dynamics) dengan software yang bernama CFX di Laboratorium Desain & Model 3D Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS Surabaya.

1.2 Perumusan Masalah 1. Perumusan Masalah

Dari uraian di atas maka permasalahan utama yang akan dibahas adalah menentukan jarak dan dimensi berbeda accelerating duct di depan propeller sehingga di dapat thrust yang optimal, berikut permasalahan yang akan di analisis pada tugas akhir yaitu :

a. Bagaimna menentukan thrust dan lift pada propeller yang menggunakan accelerating duct.

b. Dengan jarak yang bagaimana akan didapatkan thrust dan lift yang optimum.

c. Dengan dimensi yang bagaimana akan didapatkan thrust dan lift yang optimum.

2. Batasan Masalah

Dari permasalahan yang telah ditunjukkan diatas maka diperlukan pembatasan masalah supaya terfokus pada masalah yang akan dikaji dan mendapat hasil yang diinginkan, batasan tersebut yaitu : a. Propeller yang digunakan adalah propeller

B-series.

b. Analisis dilakukan dengan open water test.

c. Analisis yang dilakukan dengan mengabaikan faktor maupun kondisi aliran air (fluida) dari lambung.

d. Analisis biaya tidak diperhitungkan e. Kondisi propeller dengan accelerating

duct dianalisis pada saat kondisi statis sesuai jarak maupun ukuran yang telah ditentukan.

f. Accelerating duct yang digunakan bertipe circular duct (19A).

g. Perhitungan duct pada saat 0.6T

h. Variasi jarak propeller terhadap duct (D after) yaitu: 0.1Ld, 0.2Ld, 0.3Ld, 0.4Ld.

i. Variasi ukuran propeller yaitu : 0.6 D after, 0.7 D after, 0.8 D after, 0.9 D after.

j. Variasi perbandingan (duct) D after terhadap D fore yaitu:

1:1, 1:1.1 1:1.2, 1:1.3

k. Analisis yang dilakukan dengan meletakkan duct di depan propeller tanpa menempel pada body kapal.

l. Variasi yang dilakukan dengan merubah jarak duct ke arah memanjang dan dimensi.

m. Peletakan duct berdasar pada teknologi WED (wake equalizing duct)

3. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan Tugas Akhir adalah :

a. Mendapatkan data tentang pengaruh accelerating duct terkait perubahan jarak maupun dimensi duct terhadap propeller sehingga diketahui seberapa jauh pengaruhnya pada thrust dan lift yang dihasilkan.

4. Manfaat Penulisan

Manfaat yang dapat diperoleh dari penulisan Tugas Akhir ini antara lain :

a. Mendapatkan jarak dan diameter accelerating duct yang memiliki thrust optimum.

b. Mengetahui pengaruh jarak dan dimensi accelerating duct terhadap propeller secara komputerisasi, sehingga dapat dijadikan bahan pertimbangan variasi desain propulsi selanjutnya sebelum pengaplikasian desain di dunia nyata.

c. Menjadi bahan rujukan untuk studi lebih lanjut tentang variasi desain propulsi terkait thrust dan lift.

II. TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Propeller (baling-baling) kapal.

II.1.1 Hidrodinamika propeller

Dalam membuat bentuk dasar propeller dibutuhkan bentuk yang hidrodinamis yaitu

(3)

yang dinamakan Hidrofoil dimana menghasilkan suatu lift yang lebih besar dibandingkan dengan drag-nya. Pergerakan dari hidrofoil ini terjadi pada suatu media fluida dengan kecepatan yang memungkinkan terjadinya hidrodinamika.

Hidrodynamika adalah peristiwa di mana kecepatan antara bagian atas dan bawah hidrofoil terjadi perbedaan. Fluida yang melalui bagian atas airfoil melaju lebih cepat daripada fluida yang melewati bagian bawah.

Hal ini disebabkan adanya perbedaan tekanan antara aliran fluida bagian atas dan aliran fluida bagian bawah. Seperti yang kita ketahui bahwa besarnya tekanan berbanding terbalik terhadap besarnya kecepatan.

Sehingga yang terjadi adalah aliran fluida yang melalui bagian bawah hidrofoil lebih pelan bila dibandingkan bagian atas hidrofoil.

Perbedaan tekanan yang terjadi inilah yang kemudian akhirnya menimbulkan fenomena lift atau gaya angkat itu.

II.1.2 Propeller Theory

a. Blade Element Theory Propeller

• Baling – baling propeller (Propeller blade) tersusun dari bidang berbentuk seperti gelang yang memanjang dari leading edge menuju trailing edge.

• Setiap blade elemen berfungsi seolah – olah adalah bagian dari hidrofoil.

Gambar 2. 1 - Blade Element

• Baling – baling propeller (Propeller blade) tersusun dari bidang berbentuk

seperti gelang yang memanjang dari leading edge menuju trailing edge.

• Setiap blade elemen berfungsi seolah – olah adalah bagian dari hidrofoil.

• Propeller blade juga dapat digambarkan sebagai twisted airfoil dengan bentuk yang tidak beraturan. Untuk tujuan analisa, sebuah blade dapat dibagi menjadi beberapa bagian yang ditunjukkan oleh jaraknya dari pusat blade hub. Blade shank adalah bagian tipis dari propeller yang paling dekat dengan hub, yang dirancang untuk memberikan kekuatan pada blade.

Blade butt sering juga disebut dengan blade base atau root, adalah pangkal blade yang masuk ke propeller hub. Blade Tip adalah bagian terjauh dari propeller blade.

Gambar 2. 2 - Distribusi tekanan pada foil yang dialiri fluida.

• Gambar di atas menunjukkan hidrodynamika dari suatu foil, yaitu peristiwa di mana terjadinya perbedaan kecepatan antara bagian atas dan bawah hidrofoil. Bila sekelompok fluida mengenai kontur hydrofoil ini, maka ada kemungkinan bahwa fluida bagian atas akan memiliki kecepatan lebih tinggi dari bagian bawah, hal ini disebabkan karena fluida bagian atas harus melewati jarak yang lebih panjang (permukaan atas hydrofoil adalah cembung) dibandingkan fluida bagian bawah. Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan fluida (untuk ketinggian yang relatif sama), maka tekanannya akan mengecil. Dengan demikian akan terjadi perbedaan tekanan antara fluida bagian bawah dan atas foil, hal inilah yang mencipakan gaya angkat (force lift).

(4)

II.2 Accelerating duct In Front Of propeller

II.2.1

Pengertian Duct

Merupakan struktur yang berbentuk selongsong yang biasanya dalam dunia perkapalan digunakan pada system propulsi untuk menigkatkan thrust dan lift.

II.2.2 Duct design

Berdasarkan pemeriksaan untuk berbagai jenis energy saving device yang sudah tersedia secara komersial,pengembangan dimulai dengan fokus pada jenis duct yang bertipe energy saving device(selanjutnya disebut "duct"), yang menunjukkan penghematan energi yang relatif lebih besar.

II.2.3 Basic principles of energy saving

Duct ini biasanya terletak tepat di depan baling-baling, dan memiliki bentuk melingkar atau sejenisnya. Pada(Gb. 2.3) menunjukkan dasar prinsip-prinsip penghematan energi.

1. Penurunan tahanan lambung oleh straightening effect terhadap medan aliran keras. (Gb. 2.4) menunjukkan contoh wake pattern pada propeller plane dari sebuah full ship.

2. Thrust generasi dari duct Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 2.3, aliran di sekitar buritan lambung kapal terkonjugasi oleh bilge vortice dan aliran sepanjang lambung utama.

3. Increase in wake gain.

4. Peningkatan efisiensi baling-baling.

II.2.4 Design concept of duct

Berdasarkan prinsip dasar energy saving, konsep desain untuk bentuk dan lokasi dari duct. Harus memenuhi kriteria berikut:

• Straightening effect ditingkatkan dengan menempatkan duct pada posisi dimana bilge vortices buritan dinilai kuat (Prinsip (1) dan (4)).

• Sebuah gaya dorong duct dihasilkan dengan menempatkan duct pada posisi di mana sudut dari diagonal aliran menjadi besar (Prinsip (2)).

• Diameter duct ditetapkan sekitar 0,7 kali diameter baling-baling untuk menghasilkan kecepatan aliran ombak yang rendah pada bagian di mana baling-baling menghasilkan gaya maksimum (Prinsip (3)).

• Karena bilge vortice biasanya kuat di sisi atas poros baling-baling, bisa dilakukan pemotongan bagian duct dari tengah kebawah yang kemudian disebut duct dengan tipe semicircular.

Gambar 2.3- Basic principle ducted energy saving device

Gambar 2.4- Example of wake pattern at propeller plane

(5)

III. METODOLOGI

Metodologi yang dipakai untuk penyelesaian tugas akhir ini secara lengkap dapat dilihat pada gambar dibawah dengan tahapan- tahapan seperti berikut :

Gambar 2.5 semicircular duct

Gambar 2.6 circular duct

(6)

III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum

Dalam penelitian ini data yang dipakai adalah data- Adapun data-data utama yang diperlukan untuk menggambar model dan simulasi pada percobaan ini adalah:

Lpp = 98.60

T = 6.81

H = 8.40

Cb = 0.75

B mid = 16.33

Vs =12.5 Knot

4.2 Redesign Kort Nozzle

Gambar 4.1 Surface Kort Nozzle 19 A Df/Daf=1:1,05 4.3 Redesign Propeller

Gambar 4.2Model Propeller

4.4 Simulasi

4.4.1 Preprocessing

Preprocessing merupakan langkah untuk membuat sebuah model menjadi model yang dapat diterjemahkan oleh software simulasi cara ini dapat dilakukan dengan memberikan mesh pada model tersebut. Langkah Pre-Processor merupakan langkah awal dimana bahasa pemprograman design model akan diterjemahkan oleh Solver Manager. Model akan dibentuk sedemikian rupa sehingga terdapat beberapa bagian untuk memberikan batasan-batasan aliran fluida yang dijalankan dan membuat model menjadi suatu objek yang akan dialiri fluida.

Dalam tahap ini obyek yang telah dibentuk kemudian diberikan kondisi batas dan kondisi dari fluida yang akan mengalir dalam kondisi batas tersebut untuk dapat dianalisa. Kondisi batas (boundary) ini berupa inlet (saluran fluida masuk), outlet (saluran keluar) dan wall (dinding pembatas). Sedangkan pada fluida

(dalam progam CFD biasanya dikenal sebagai domain) adalah berupa air dengan beberapa parameter tertentu.

Gambar 4.3 Domain pada Kort Nozzle

4.4.2 Solver Manager Solver Manager adalah langkah kedua bagian

dari CFD Progam, dimana pada langkah ini berfungsi sebagai penerjemah file dalam format .def menjadi format .res yang selanjutnya dapat diterjemahkan oleh Post-Processor. Pada progam solver ini CFD menghitung kondisi-kondisi yang diterapkan pada saat preprocessing.

Dalam progam solver semua parameter yang telah dimasukkan akan diolah pada progam ini.

Proses perhitungan/iterasi harus menentukan kriteria konvergensi yang akan dihitung. Yang dimaksud dengan konvergensi adalah kesalahan/perbedaan antara tebakan awal dan hasil akhir dari iterasi yang dilakukan oleh solver manager.

4.4.3 Post-Processor

Langkah Post-Processor akan menampilkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada tahap Solver Manager, hasil perhitungan dapat dilihat berupa data numerik dan data visualisasi aliran fluida pada model. Data numerik yang diambil adalah data nilai variable sifat fluida, data sifat fluida yang dapat di ambil adalah sebagai berikut:

Gambar 4.4 Kontur tekanan dan kecepatan aliran fluida.

(7)

4.5 Analisa Data Dari Proses Simulasi

Pada tahap analisa ini, data yang diperoleh dari proses simulasi diambil untuk menentukan proses validasi dan variasi dari percobaan yang dilakukan.

4.5.1 Analisa Data Dari Proses Simulasi

Dalam kasus ini dilakukan validasi terhadap kecepatan fluida sebelum dan setelah propeller. Dari teori momentum yang sudah ada disebutkan bahwa kecepatan fluida sebelum masuk popeller lebih kecil dari pada keluar propeller.

Gambar 4.5 Contour Kecepatan aliran

4.5.2 Variasi

Variasi ini dilakukan pada model dengan tujuan untuk mencari gaya lift, trust dan velocity aliran yang lebih besar dibanding dengan model yang tanpa menggunakan duct.

Gambar 4.6 : Variasi

Diameter Propeller

Dfore/

Dafter

Jarak Propeller Terhadap Duct 0.8 D after 1.05 0,1Ld

0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

1.1

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

1.2

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

1.3

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

0.9 D after

1.05

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

1.1

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

1.2

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld 0,4Ld

1.3

0,1Ld 0,2Ld 0,3Ld

(8)

0,4Ld

*Ld =30645mm

Tabel 4.11 Variasi pengujian dengan CFD

4.5.3 Data yang diperoleh dari simulasi

Diameter

Propeller Dfore/Dafter Jarak Lift (N)

0.8 D after

1.05

0,1Ld 1395939.3 0,2Ld 1400809.2 0,3Ld 1397244 0,4Ld 1394044.2

1.1

0,1Ld 1409885.2 0,2Ld 1399750.9 0,3Ld 1395557.9 0,4Ld 1394085.9

1.2

0,1Ld 1400382.3 0,2Ld 1409783.4 0,3Ld 1395126.2 0,4Ld 1395816.6

1.3

0,1Ld 1400803.2 0,2Ld 1421759.1 0,3Ld 1395645.7 0,4Ld 1394023.4

0.9 D

after 1.05

0,1Ld 1902835.5 0,2Ld 1896587.8 0,3Ld 1888690.9 0,4Ld 1884578

1.1

0,1Ld 1920141.4 0,2Ld 1904014.5 0,3Ld 1899510.2 0,4Ld 1895267.7

1.2

0,1Ld 1938712 0,2Ld 1921500.3 0,3Ld 1907409.3 0,4Ld 1903037.3

1.3

0,1Ld 1953552.9 0,2Ld 1945336.5 0,3Ld 1929377.8 0,4Ld 1917014.4

0.8Daf 1391476.4

0.9Daf 1862702.4

Tabel 4.2 : Harga lift pada variasi propeller Gaya lift hasil variasi jarak dan dimensi duct terhadap propeller yang paling besar adalah pada variasi dengan :

Diameter Propeller :0.9 Daf Jarak Propeller Terhadap Duct :0.1 Ld

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar :1953552.885 N

(9)

Diameter

Propeller Dfore/Dafter Jarak Trust (N)

0.8 D after

1.05

0,1Ld 1345428.9 0,2Ld 1350126.4 0,3Ld 1346727 0,4Ld 1343668.5

1.1

0,1Ld 1358853.2 0,2Ld 1349090.1 0,3Ld 1345065.4 0,4Ld 1343674.8

1.2

0,1Ld 1349663 0,2Ld 1358775.4 0,3Ld 1344649.7 0,4Ld 1345319.1

1.3

0,1Ld 1350045 0,2Ld 1370269.1 0,3Ld 1345083.2 0,4Ld 1343553.8

0.9 D after

1.05

0,1Ld 1833623.9 0,2Ld 1827628.2 0,3Ld 1820077.4 0,4Ld 1816136.3

1.1

0,1Ld 1850274.7 0,2Ld 1834789.9 0,3Ld 1830469.5 0,4Ld 1826409.6

1.2

0,1Ld 1868148 0,2Ld 1851579.7 0,3Ld 1838048.1 0,4Ld 1833871

1.3

0,1Ld 1882397.9 0,2Ld 1874492.9 0,3Ld 1859134.6 0,4Ld 1847266.2

0.8Daf 1341250.8

0.9Daf 1795154.2

Tabel 4.3 : Harga thrust pada variasi propeller Gaya trust hasil variasi jarak dan dimensi duct terhadap propeller yang paling besar adalah pada variasi dengan :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar :1882397.886 N

(10)

Diameter Propeller

Dfore/Dafter Jarak

eff outlet berbanding propeller 0,8Daf

tanpa Duct %

0.8 D after

1.05

0,1Ld 50.52126 0,2Ld 51.64354 0,3Ld 51.3824 0,4Ld 30.87975

1.1

0,1Ld 59.68873 0,2Ld 70.82536 0,3Ld 60.28932 0,4Ld 49.77947

1.2

0,1Ld 98.25792 0,2Ld 71.2242 0,3Ld 73.3887 0,4Ld 73.44198

1.3

0,1Ld 122.4372 0,2Ld 105.922 0,3Ld 117.0176 0,4Ld 97.50507

0.9 D after

1.05

0,1Ld 45.32703 0,2Ld 37.48854 0,3Ld 24.89221 0,4Ld 12.91336

1.1

0,1Ld 63.87712 0,2Ld 42.35263 0,3Ld 36.67747 0,4Ld 28.50534

1.2

0,1Ld 79.36459 0,2Ld 70.59014 0,3Ld 47.74598 0,4Ld 40.67401

1.3

0,1Ld 95.08351 0,2Ld 84.05838 0,3Ld 75.17678 0,4Ld 61.61917

0.8Daf 0

0.9Daf 1.028643

Tabel 4. 4 : Harga eff outlet berbanding propeller 0,8Daf tanpa Duct

Nilai eff kecepatan aliran outlet hasil variasi jarak dan dimensi duct terhadap propeller yang paling besar adalah pada variasi dengan :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 122.4%

(11)

Diameter Propeller

Dfore/Dafter Jarak

eff outlet berbanding propeller 0,9Daf

tanpa Duct %

0.8 D after

1.05

0,1Ld 48.9887 0,2Ld 50.09955 0,3Ld 49.84107 0,4Ld 29.54717

1.1

0,1Ld 58.06283 0,2Ld 69.08607 0,3Ld 58.6573 0,4Ld 48.25447

1.2

0,1Ld 96.23932 0,2Ld 69.48085 0,3Ld 71.62331 0,4Ld 71.67605

1.3

0,1Ld 120.1724 0,2Ld 103.8254 0,3Ld 114.808 0,4Ld 95.49414

0.9 D after

1.05

0,1Ld 43.84736 0,2Ld 36.08867 0,3Ld 23.6206 0,4Ld 11.76371

1.1

0,1Ld 62.20858 0,2Ld 40.90324 0,3Ld 35.28586 0,4Ld 27.19694

1.2

0,1Ld 77.53836 0,2Ld 68.85324 0,3Ld 46.24167 0,4Ld 39.24171

1.3

0,1Ld 93.09723 0,2Ld 82.18435 0,3Ld 73.39319 0,4Ld 59.97361

0.8Daf -1.01817

0.9Daf 0

Tabel 4. 5 : Harga eff outlet berbanding propeller 0,9Daf tanpa Duct

Nilai eff kecepatan aliran outlet hasil variasi jarak dan dimensi duct terhadap propeller yang paling besar adalah pada variasi dengan :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 120.1724 %

Force Lift F = P x A

Dimana, F = Force Lift (N) P = Pressure (Pa) A= Area (m²) Force Drag

F = τ x A

Dimana, F = Force Drag(N) τ = Wallshear (Pa)

A= Area (m²) Thrust Value

T = Flift sin θ – Fdrag cos θ Dimana, T = thrust Flift = gaya lift Fdrag= gaya drag

θ = sudut daun dari P/D θ = tan ^-1 P/D

0,7 π

(12)

Diameter

Propeller Dfore/Dafter Jarak Eff Lift %

0.8 D after

1.05

0,1Ld 0.3207299 0,2Ld 0.6707112 0,3Ld 0.4144628 0,4Ld 0.1845369

1.1

0,1Ld 1.3229672 0,2Ld 0.5946528 0,3Ld 0.2933217 0,4Ld 0.1875338

1.2

0,1Ld 0.6400331 0,2Ld 1.3156529 0,3Ld 0.2622987 0,4Ld 0.311911

1.3

0,1Ld 0.6702807 0,2Ld 2.1762971 0,3Ld 0.2996282 0,4Ld 0.1830465

0.9 D after

1.05

0,1Ld 36.749389 0,2Ld 36.300393 0,3Ld 35.732872 0,4Ld 35.437298

1.1

0,1Ld 37.993099 0,2Ld 36.834124 0,3Ld 36.510416 0,4Ld 36.205525

1.2

0,1Ld 39.327696 0,2Ld 38.090758 0,3Ld 37.078092 0,4Ld 36.763892

1.3

0,1Ld 40.394252 0,2Ld 39.803774 0,3Ld 38.656885 0,4Ld 37.76837

0.8Daf 0

0.9Daf 33.865178

Tabel 4.6 : Persentase lift pada variasi model terhadap propeller tanpa duct pada diameter 0.8Daf

Nilai eff trust hasil variasi jarak dan dimensi duct terhadap propeller yang paling besar adalah pada variasi dengan :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 40.3942521%

(13)

Diameter

Propeller Dfore/Dafter Jarak Eff Lift %

0.8 D after

1.05

0,1Ld -25.058382 0,2Ld -24.796939 0,3Ld -24.988361 0,4Ld -25.160121

1.1

0,1Ld -24.30969 0,2Ld -24.853756 0,3Ld -25.078857 0,4Ld -25.157882

1.2

0,1Ld -24.819856 0,2Ld -24.315154 0,3Ld -25.102031 0,4Ld -25.06497

1.3

0,1Ld -24.797261 0,2Ld -23.672236 0,3Ld -25.074145 0,4Ld -25.161234

0.9 D after

1.05

0,1Ld 2.1545645 0,2Ld 1.8191554 0,3Ld 1.3952058 0,4Ld 1.1744055

1.1

0,1Ld 3.0836408 0,2Ld 2.2178631 0,3Ld 1.9760467 0,4Ld 1.7482871

1.2

0,1Ld 4.0806123 0,2Ld 3.1565943 0,3Ld 2.400112

0,4Ld 2.1653988

1.3

0,1Ld 4.877351 0,2Ld 4.4362522 0,3Ld 3.5795025 0,4Ld 2.9157637

0.8Daf -25.297974

0.9Daf 0

Tabel 4.7 : Persentase lift pada variasi model terhadap propeller tanpa duct pada diameter 0.9Daf

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 4.87735102 %

(14)

Diameter

Propeller Dfore/Dafter Jarak eff Trust %

0.8 D after

1.05

0,1Ld 0.3115101 0,2Ld 0.6617442 0,3Ld 0.4082650 0,4Ld 0.1802614

1.1

0,1Ld 1.3123898 0,2Ld 0.5844774 0,3Ld 0.2844079 0,4Ld 0.1807324

1.2

0,1Ld 0.6271935 0,2Ld 1.306592 0,3Ld 0.2534164 0,4Ld 0.3033273

1.3

0,1Ld 0.6556762 0,2Ld 2.1635309 0,3Ld 0.2857381 0,4Ld 0.1717069

0.9 D after

1.05

0,1Ld 36.71 0,2Ld 36.262976 0,3Ld 35.700008 0,4Ld 35.406173

1.1

0,1Ld 37.951439 0,2Ld 36.796932 0,3Ld 36.474816 0,4Ld 36.172118

1.2

0,1Ld 39.284023 0,2Ld 38.048733 0,3Ld 37.039857 0,4Ld 36.728419

1.3

0,1Ld 40.346454 0,2Ld 39.757082 0,3Ld 38.612006 0,4Ld 37.727129

0.8Daf 0

0.9Daf 33.841803

Tabel 4.8: Persentase trust pada variasi model terhadap propeller tanpa duct dengan diameter 0.8Daf

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 40.346453%

(15)

Diameter Propeller

Dfore/Dafter Jarak eff Trust %

0.8 D after

1.05

0,1Ld -25.052183 0,2Ld -24.790505 0,3Ld -24.979892 0,4Ld -25.150245

1.1

0,1Ld -24.304375 0,2Ld -24.848235 0,3Ld -25.072432 0,4Ld -25.149894

1.2

0,1Ld -24.81632 0,2Ld -24.308707 0,3Ld -25.095588 0,4Ld -25.058297

1.3

0,1Ld -24.795039 0,2Ld -23.668444 0,3Ld -25.071438 0,4Ld -25.156637

0.9 D after

1.05

0,1Ld 2.1429751 0,2Ld 1.8089812 0,3Ld 1.3883588

0,4Ld 1.16882

1.1

0,1Ld 3.0705172 0,2Ld 2.2079264

0,3Ld 1.967257

0,4Ld 1.7410965

1.2

0,1Ld 4.0661584 0,2Ld 3.1432107 0,3Ld 2.3894284 0,4Ld 2.1567368

1.3

0,1Ld 4.8599543 0,2Ld 4.4196046

0,3Ld 3.56406

0,4Ld 2.9029236

0.8Daf -25.284928

0.9Daf 0

Tabel 4.9: Persentase trust pada variasi model terhadap propeller tanpa duct dengan diameter 0.9Daf

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 4.859954 %

(16)

4.6 Pembahasan

Data- data yang ditabulasikan dalam bentuk tabel pada subbab sebelumnya, kemudian akan di plot ke dalam bentuk grafik untuk mengetahui karakteristik dari masing – masing model variasi yang telah dibuat.

Hubungan persentase lift berbanding propeller tanpa duct.

Grafik 4.1 Grafik hubungan persentase lift berbanding propeller tanpa duct.

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase lift pada propeller di belakang duct lebih besar dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai lift juga cenderung menurun.

Grafik 4.3 Grafik hubungan persentase trust berbanding propeller tanpa duct.

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller

(17)

dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase lift pada propeller di belakang duct lebih kecil dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai lift juga cenderung menurun.

Hubungan persentase trust berbanding propeller tanpa duct.

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase trust pada propeller di belakang duct lebih besar dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai trust juga cenderung menurun.

(18)

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase trust pada propeller di belakang duct lebih kecil dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai trust juga cenderung menurun.

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase trust pada propeller di belakang duct lebih besar

dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai trust juga cenderung menurun.

Hubungan persentase velocity outlet berbanding propeller tanpa duct.

Grafik 4.9 Grafik hubungan persentase velocity berbanding propeller tanpa duct.

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase velocity pada propeller di belakang duct lebih besar dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai velocity juga cenderung menurun.

Hubungan persentase velocity outlet berbanding propeller tanpa duct.

(19)

Grafik 4.10 Grafik hubungan persentase velocity berbanding propeller tanpa duct.

Dari grafik hubungan persentase lift berbanding tanpa duct, dapat dilihat bahwa kecenderungan nilai persentase lift pada propeller dibelakang duct. Dan kecenderungan nilai persentase velocity pada propeller di belakang duct lebih besar dibandingkan dengan propeller tanpa menggunakan duct. Semakin besar nilai Ld maka nilai velocity juga cenderung menurun.

IV. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan dan simulasi yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Dari data-data yang telah didapat dari simulasi yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa gaya lift da n thrust pada propeller dengan diameter 0.8Daf dan 0.9Daf di belakang duct lebih besar dari pada gaya lift pada propeller dengan diameter 0.8Daf tanpa duct. Ini dikarenakan tekanan efek penguatan dari bentuk dimensi duct sehingga aliran yang masuk dari tepi dinding duct ikut mendorong aliran fluida yang tidak bersinggungan dengan dinding duct, dan oleh karena itu tekanan yang dihasilkan meningkat, jadi tekanan yang diterima oleh permukaan face propeller.

Akan tetapi ada beberapa variasi model yang memiliki nilai trust dan lift dibawah nilai trust dan lift yang dimiliki oleh propeller dengan diameter 0.9Daf tanpa duct hal ini dikarenakan luas area face propeller yang lebih kecil jika dibanding dengan propeller berdiameter 0.9Daf.

Sebagai contoh:

Diameter Propeller :0.9 Daf

Area Face :9.1755

lift :1862702.35 N

Diameter Propeller :0.8 Daf

Area Face :6.92585

lift :1421759.061N

dan ini adalah nilai lift terbesar pada propeller dengan duct yang memiliki diameter 0.8Daf

2. Sedangkan bahwa kecepatan aliran fluida setelah melewati propeller dengan diameter 0.8Daf dan 0.9Daf di belakang duct lebih besar dari pada kecepatan aliran fluida setelah melewati propeller dengan diameter 0.8Daf maupun 0.9Daf tanpa duct.

3. Nilai dari lift terbesar dari simulasi yang dilakukan adalah pada :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 40.394252%

Yang dibandingkan dengan propeller dengan diameter 0.8Daf tanpa menggunakan duct Dan

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar : 4.8773 %

Yang dibandingkan dengan propeller dengan diameter 0.9Daf tanpa menggunakan duct 4. Nilai dari trust terbesar dari simulasi yang

dilakukan adalah pada :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar :40.3464538286054 % Yang dibandingkan dengan propeller dengan diameter 0.8Daf tanpa menggunakan duct Dan

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar :4.8599542894956 % Yang dibandingkan dengan propeller dengan diameter 0.9Daf tanpa menggunakan duct 5. Nilai dari kecepatan aliran setelah melewati

propeller dari simulasi yang dilakukan adalah pada :

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar :122.4372%

Yang dibandingkan dengan propeller dengan diameter 0.8Daf tanpa menggunakan duct Dan Diameter Propeller :0.8 Daf Jarak Propeller Terhadap Duct :0.1 Ld

Dfore/Dafter :1.3

Sebesar :120.1724 %

Yang dibandingkan dengan propeller dengan diameter 0.9Daf tanpa menggunakan duct 6. Jadi semakin besar diameter propeller,

Dfore/Dafter, serta pendeknya jarak antar propeller terhadap Dafter maka nilai lift dan trust semakin besar.

5.2 Saran

1. Penggunaan software terbaru dalam proses pengerjaan simulasi dengan

(20)

spesifikasi komputer yang lebih tinggi lagi agar mendapatkan hasil analisa yang maksimal.

2. Pemakaian ukuran meshing dan waktu iterasi yang lebih banyak agar hasil pembacaan simulasi menjadi lebih mendekati kenyataan.

3. Untuk penggunaan parameter pada analisa data bersangkutan dengan nilai variasi n (putaran propeller) agar lebih akurat dalam mencari nilai effisiensi yang tertinggi dapat diganti dengan parameter J (koefisien maju).

4. Kemudian variasi dari diameter propeller lebih banyak lagi supaya trendline semakin jelas

DAFTAR PUSTAKA

1. Adji, S.W. 2006.”Pengenalan Sistem Propulsi Kapal”. Diktat Mata Kuliah Tahanan Kapal. JTSP-FTK-ITS.

Surabaya.

2. Adji, S.W. 2002.”Resistance and Powering of Ship”. Diktat Mata Kuliah Tahanan Kapal. JTSP-FTK-ITS.

Surabaya.

3. Adji, S.W. 2005.”Engine Propeller Matching”. Diktat Mata Kuliah Tahanan Kapal. JTSP-FTK-ITS.

Surabaya.

4. Carlton, J.S .2007. “Marine Propellers and Propulsion”. British Lybrary, Oxford.

5. Kuiper, G. .1992. “The Wageningen Propeller series”. Hamburg.

6. Muhyi, Abdul (2010), Analisa

Kombinsai Ducted dan Kontra Rotating Propellers Dengan Pendekatan CFD, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS : Surabaya.

7. Rizal, Mokhammad Fakhrur (2010), Analisa Pengaruh Peletakan Overlapping Propeller Dengan

Pendekatan CFD, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS : Surabaya.

8. Sasaki, Noriyuki: Global Warming and Impact on ITTC Activities -Energy Saving by Ship Hydro-Aero Dynamics-, National Maritime Research Institute Director of Project Teams of Ship Performance Index, ITTC Fukuoka 2008.

9. Schneekluth.H and B ertram.V .1998.

“Ship Design for Efﬁciency and Economy”. British Lybrary .

10. Tupper, Eric. 2002.”Introduction to Naval Archcitecture”. Butterworth Heinemann.. Oxford.

11. Yasuhiko I., Masahiro I., Yasuhiro S., Takeshi T., Fumitoshi O.: Energy Saving Device for Ships IHIMU Semicircular Duct, Ishikawajima- Harima Engineering Review Vol. 40 No.

2 Aug. (2007) pp. 59 – 63.

12. http://id.wikipedia.org/wiki/Baling- baling

dikunjungi tanggal 23agustus 2010 13. http://www.ansys.com/products/fluid-

dynamics/default.asp

dikunjungi tanggal 21 agustus 2010

(21)

14. http://en.wikipedia.org/wiki/Computatio nal_fluid_dynamics

dikunjungi tanggal 21 agustus 2010 15. http://fauzanahmad.wordpress.com/cfd/

dikunjungi tanggal 21 agustus 2010 16. http://en.wikipedia.org/wiki/Ship_motio

n_test

dikunjungi tanggal 21 agustus 2010

(22)