BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Propeler adalah sekumpulan dari bilah atau sayap yang berputar dan memiliki fungsi sebagai alat penggerak mekanik, misalnya pada pesawat terbang, kapal laut,
hovercraft, dan lain-lain. Propeler merubah gaya putar menjadi gaya dorong untuk
menggerakkan pesawat dengan fluida sebagai pemutar bilah-bilah yang bersumbu pada poros. Bagian dari gaya ke depan merupakan kekuatan dorong dan bagian yang bertindak dalam bidang rotasi adalah torsi propeller. Pada umumnya ada empat gaya yang bekerja pada pesawat yaitu gaya angkat (Lift), gaya hambat (Drag), gaya beban pesawat (Weight), dan gaya dorong (Thrust). Berdasarkan keempat gaya tersebut, propeler memiliki fungsi untuk menghasilkan gaya dorong atau thrust pada pesawat.
Propeler memiliki banyak tipe antara lain fixed pitch, ground adjustable
pitch, two position, controllable pitch, constant speed, full feathering, reversing dan
beta control. Propeler memiliki dua atau lebih bilah yang terhubung pada porosnya.
Setiap bilah adalah airfoil yang bertindak sebagai sayap yang berputar karena faktor-faktor aerodinamika yang mempengaruhinya. Propeler berputar menciptakan tekanan rendah di depannya, seperti pada sayap yang membuat tekanan rendah pada bagian
atas sayap. Hanya tidak seperti sayap yang melaju rata, propeler ini bergerak lebih cepat di ujung bilahnya. Untuk mengatasinya, sudut bilah propeler dibuat berbeda antara ujung dengan pangkalnya, maka bilah tersebut terlihat terpilin atau terpuntir. Bilah seperti ini membuat sudur serang (Angle of Attack) yang cukup rata dan gaya dorongnya seragam pada setiap titik. Perkembangan teknologi telah meungkinkan penganalisaan propeller yang jauh lebih mudah, cepat, dan hemat biaya dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dibandingkan dengan menganalisa produk jadi.
Simulasi perhitungan dinamika fluida ini dilakukan untuk mendapatkan medan kecepatan dan distribusi tekanan, karena dengan mengetahui kedua hal tersebut maka perhitungan selanjutnya seperti perhitungan gaya, perpindahan panas
dan lain-lain dapat dilakukan untuk keperluan analisa, evaluasi atau disain suatu struktur yang melibatkan fluida.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasakan latar belakang tersebut, penulis tertarik untuk melakukan penelitian pada analisis aerodinamis propeler dengan 3 bilah yang menggunakan material paduan Aluminium Magnesium. Oleh karena itu maka penulis membahas analisa perubahan aliran udara dan kontur tegangan yang terjadi pada saat propeler berputar pada variasi kecepatan putar menggunakan simulasi numerik CFD.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini dibagi menjadi atas tujuan umum dan tujuan khusus : 1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah mengetahui karakterisitik perubahan aliran udara dan kontur tegangan yang terjadi ketika
propeler berputar pada variasi kecepatan yang telah ditentukan. 1.3.2 Tujuan Khusus
Secara khusus tujuan penelitian ini adalah :
1. Permodelan propeler 3 bilah dengan tipe airfoil NACA M6
menggunakan software Solidwork.
2. Mendapatkan visual karakteristik perubahan aliran udara yang
terjadi pada propeler yang berputar pada kecepatan putar 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm, dan 2500 rpm.
3. Mendapatkan kontur tegangan yang terjadi ketika propeler
berputar menggunakan software Ansys.
4. Perhitungan Noise (Sound Power Level) pada propeler.
1.4 Batasan Masalah
Batasan Masalah pada penelitian ini adalah :
1. Simulasi aliran udara dan tegangan dengan menggunakan software Solidwork dan Ansys.
2. Propeller ini berputar pada kecepatan putar 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm, dan 2500 rpm dan menggunakan 3 bilah.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Bagi peneliti, dapat menambah wawasan dan pengetahuan serta pengalaman dalam menggunakan material Alumunium dan Magnesium dalam proses pengecoran propeler dan dalam penggunaan simulasi komputasi CFD.
b. Bagi akademik, penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi tambahan dalam proses pembuatan sebuah propeler dengan material Alumunium dan Magnesium.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar
tiap bab adalah pada bab pertama memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang meliputi pembahsana latar belakang, perumusan dan batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
Pada bab kedua berisikan tinjauan pustaka, diantaranya mengenai propeler, gaya dan tegangan propeler, studi literatur yang berkaitan dengan penelitian dan teori tentang CFD.
Pada bab ketiga memuat metode dari penelitian ini yang meliputi langkah-langkah pengerjaan simulasi airfoil tipe NACA M6, metode simulasi aliran udara dengan Solidwork dan simulasi tegangan dengan Ansys.
Pada bab keempat berisikan tentang modelling propeller 3 bilah dengan tipe airfoil NACA M6, hasil simulasi aliran udara dan simulasi tegangan dan perbandingan hasil simulasi dengan propeller 2 bilah.
Pada bab kelima berisikan kesimpulan dan saran tugas akhir ini, yaitu berisikan nilai-nilai hasil simulasi. Selanjutnya adalah daftar pustaka dan lampiran.
