STUDI EKSPERIMEN KARAKTERISTIK ALIRAN UDARA DI AIRFOIL NACA 43018 DENGAN PENAMBAHAN GOTHIC VORTEX GENERATOR MENGGUNAKAN VISUALISASI SMOKE GENERATOR

(1)

STUDI EKSPERIMEN KARAKTERISTIK ALIRAN UDARA DI AIRFOIL NACA 43018 DENGAN PENAMBAHAN GOTHIC VORTEX GENERATOR

MENGGUNAKAN VISUALISASI SMOKE GENERATOR

TUGAS AKHIR

Oleh :

Fikri Nur Wahyu 30419034

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 TEKNIK PESAWAT UDARA POLITEKNIK PENERBANGAN SURABAYA

2022

(2)

i

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai Salah Syarat untuk Mendapatkan Gelar Ahli Madya (A. Md) pada Program Studi Diploma 3 Teknik Pesawat Udara

Oleh :

Fikri Nur Wahyu 30419034

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 TEKNIK PESAWAT UDARA POLITEKNIK PENERBANGAN SURABAYA

2022

(3)

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Oleh :

FIKRI NUR WAHYU NIT.30419034

Disetujui untuk diujikan pada : Surabaya, 16 Agustus 2022

Pembimbing I : Dr.Ir.SETYO HARIYADI, S.P., S.T., M.T.

NIP.197908242009121001

Pembimbing II : NYARIS PAMBUDIYATNO, S.SiT, M.MTr.

NIP.198205252005022001

(4)

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Oleh :

FIKRI NUR WAHYU NIT.30419034

Telah dipertahankan dan dinyatakan lulus pada sidang tugas akhir Program Pendidikan Diploma 3 Teknik Pesawat Udara

Politeknik Penerbangan Surabaya Pada tanggal : 16 Agustus 2022

Panitia Penguji :

1. Ketua : AJENG WULANSARI, ST NIP. 198906062009122001

2. Sekretaris : BAMBANG JUNIPITOYO, ST, MT NIP.197806262009121001

3. Anggota : Dr.Ir.SETYO HARIYADI, S.P., S.T., M.T.

NIP.197908242009121001

Ketua Program Studi D3 TEKNIK PESAWAT UDARA

GUNAWAN SAKTI, S.T.,M.T.

NIP. 198810012009121003

(5)

iv

ABSTRAK

“STUDI EKSPERIMEN KARAKTERISTIK ALIRAN UDARA DI AIRFOIL NACA 43018 DENGAN PENAMBAHAN GOTHIC VORTEX GENERATOR MENGGUNAKAN VISUALISASI SMOKE GENERATOR ”

Oleh :

FIKRI NUR WAHYU NIT. 30419034

Aerodinamik pesawat menentukan performa dan stabilitas pesawat.

Aerodinamik pesawat juga menentukan pergerakan dan manuver yang dapat dilakukan pesawat. Dalam aerodinamik pesawat, flow separation pada bagian boundary layer dapat menyebabkan stall pada pesawat. Flow separation terjadi ketika angle of attack mulai bertambah. Seiring bertambahnya angle of attack, separated flow semakin bertambah. Dengan bertambahnya separated flow berdampak gaya drag yang semakin besar.

Dalam penelitian ini topik yang dikaji adalah karateristik aliran udara yang melewati vortex generator tipe gothic dengan metode smoke generator. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengamati secara visual karateristik aliran udara pada upper surface yang melewati airfoil NACA 43018 dengan posisi angle of attack (AoA) yang bervariasi. Profil vortex generator x/c= 20 % dari leading edge.Variasi dalam penelitian ini adalah sudut serang (α) dan peletakan vortex generator pada airfoil. Kecepatan freestream yang digunakan yaitu kecepatan 5 m/s, dan pada angle of attack (α) 0°, 3°, 6°, 9°, 12° dan 15°.

Dari penelitian ini didapatkan hasil bahwa perbandingan titik separasi antara airfoil tanpa VG dibandingkan airfoil dengan VG dan D=10mm pada angle of attack (α) 0°, 3°, 6°, 9°, 12° dan 15° memiliki perbedaan titik separasi sebesar 0.1, 0.2, 0.1, 0.15, 0.05, 0.05. Perbandingan titik separasi airfoil dengan VG dan D=10 mm dibandingkan airfoil dengan VG dan D= 20 mm pada angle of attack (α) 0°, 3°

tidak terjadi perbedaan titik separasi. Sedangkan pada angle of attack (α) 6°, 9°, 12°

dan 15° terjadi perbedaan titik separasi sebesar 0.15, 0.05, 0.05, 0.05, 0.2.

Kata kunci : Airfoil NACA 43018,Angle of attack (AoA),Vortex Generator, Smoke Generator, Aliran Laminar dan Turbulen

(6)

v ABSTRACT

"EXPERIMENTAL STUDY OF AIRFLOW CHARACTERISTICS IN AIRFOIL NACA 43018 WITH THE ADDITION OF GOTHIC VORTEX

GENERATOR USING SMOKE GENERATOR VISUALIZATION "

By :

FIKRI NUR WAHYU NIT. 30419034

The aerodynamics of the aircraft determine the performance and stability of the aircraft. The aerodynamics of the aircraft also determine the movement and maneuverability that the aircraft can perform. In aircraft aerodynamics, flow separation at the boundary layer can cause stalls in the aircraft. Flow separation occurs when the angle of attack begins to increase. As the angle of attack increases, separated flow increases. With the increase in separated flow has an impact of the drag style that is getting bigger.

In this study the topic studied is the rusteristic airflow that passes through the vortex of gothic type generators with the smoke generator method. The goal of the study was to visually observe the rusteristic flow of air on the upper surface passing through naca 43018 airfoils with varying angle of attack (AoA) positions.

Vortex generator profile x/c = 20% of the leading edge. Variations in this study are the angle of attack (α) and the laying of vortex generators on the airfoil. The freestream speed used is a speed of 5 m/s, and at the angle of attack (α) - 0°, 3°, 6°, 9°, 12° dan 15°.

From this study, the results were obtained that the ratio of separation points between airfoils without VG compared to airfoils with VG and D = 10mm at angles of attack (α) 0 ° , 3 °, 6 ° , 9 ° 12 ° and 15 ° had differences in separation points of 0.1, 0.2, 0.1, 0.15, 0.05, 0.05. The ratio of airfoil separation points with VG and D=10 mm compared to airfoils with VG and D= 20 mm at an angle of attack (α) of 0°, 3° there was no difference in separation points. While at the angle of attack (α) 6°, 9°, 12° and 15° there is a difference in separation points of 0.15, 0.05, 0.05, 0.05, 0.2.

Keywords : Airfoil NACA 43018, Angle of attack (AoA), Vortex Generator, Smoke Generator, Laminar and Turbulent Flow

(7)

vi

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan hidayah, rahmat dan inayah-nya, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan cukup baik yang berjudul “STUDI EKSPERIMEN KARAKTERISTIK ALIRAN UDARA DI AIRFOIL NACA 43018 DENGAN

PENAMBAHAN GOTHIC VORTEX GENERATOR MENGGUNAKAN

VISUALISASI SMOKE GENERATOR ” dengan baik dan lancar sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan dan sebagai syarat untuk menyelesaikan program Diploma 3 Teknik Pesawat Udara Angkatan V di Politeknik Penerbangan Surabaya.

Selama proses pembuatan proposal tugas akhir penulis tentunya banyak menerima masukan, bantuan, pengarahan dan bimbingan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak M.Andra Adyatawarman, S.T.,M.T selaku Direktur Politeknik Penerbangan Surabaya.

2. Bapak Gunawan Sakti, S.T.,MT selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Penerbangan Surabaya.

3. Bapak Dr.Ir.Setyo Hariyadi, S.P,S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

4. Bapak Nyaris Pambudiyatno, SiT, M.MTr. selaku Dosen Pembimbing Penulisan Tugas Akhir.

5. Seluruh dosen dan instruktur pengajar Politeknik Penerbangan Surabaya yang telah membimbing kami selama ini.

6. Kepada Ibu Sri Wahyuningsih dan Bapak Zainuri selaku orang tua saya yang telah memberikan doa serta bantuan secara materi,dukungan moral dan doa untuk kelancaran Tugas Akhir ini.

7. Seluruh rekan-rekan angkatan D III Teknik Pesawat Udara angkatan V yang selalu memberikan dukungan dan motivasi selama menempuh pendidikan di Politeknik Penerbangan Surabaya

Dalam penyusunan Proposal Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan penulis menerima segala kritik dan saran dari semua pihak dengan lapang dada agar dapat membantu untuk menjadikan penulisan Proposal Tugas Akhir selanjutnya dengan lebih baik.

Surabaya, 16 Agustus 2021

Penyusun

(8)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xi

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penelitian ... 3

BAB 2 TEORI PENUNJANG ... 5

2.1 Dasar Aerodinamika ... 5

2.2 Teori Airfoil ... 6

2.3 Aliran Laminar dan Turbulen ... 6

2.4 Angle of attack ... 7

2.5 Vortex Generator ... 8

2.6 Wake pada Airfoil ... 9

2.7 Airfoil NACA 43018 ... 10

2.8 Flow separation ... 11

2.9 Penelitian Terdahulu ... 12

BAB 3 METODE PENELITIAN... 16

3.1 Desain Penelitian ... 16

3.1.1 Benda Uji Penelitian ... 16

3.1.2 Parameter yang diukur ... 16

3.1.3 Parameter Vortex Generator ... 17

3.1.4 Peralatan Penelitian ... 19

(9)

viii

3.1.5 Metode Smoke Generator ... 20

3.1.6 Langkah Kerja ... 21

3.2 Rancangan Penelitian ... 24

3.3 Metode Pengambilan Data ... 25

3.4 Identifikasi Pengambilan Data ... 26

3.5 Metode Analisis Data ... 27

3.5 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 27

BAB 4 HASIL PENELITIAN ... 28

4.1 Hasil Penelitan ... 28

4.2 Analisa Aliran Smoke ... 28

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

5.2 Saran ... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 44

LAMPIRAN ... 45

(10)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Dasar Aerodinamika (Nugroho, 2008) ... 5

Gambar 2.2 Teori Airfoil (Raharjo, 2010) ... 6

Gambar 2.3 Aliran Laminar dan Turbulen (Subramanian, 2018) ... 7

Gambar 2.4 Angle of Attack (Fakhri, 2018) ... 7

Gambar 2.5 Macam-Macam Vortex Generator (Rotorex, 2015) ... 9

Gambar 2.6 Wake Pada Airfoil (Effendy, 2019) ... 9

Gambar 2.7 NACA Seri Lima Angka (Raharjo, 2010) ... 10

Gambar 3.1 Profil airfoil NACA 43018 (panggih15.wordpress.com, 29 Desember 2021) ... 16

Gambar 3.2 Straight Gothic Vortex Generator (Dok. Pribadi) ... 18

Gambar 3.3 Posisi Peletakan VG x/c = 20% (Dok. Pribadi) ... 18

Gambar 3.4 Wind Tunnel (Dok. Pribadi) ... 19

Gambar 3.5 Operation WT-60 Subsonic Terowongan Angin/Wind Tunnel (Dok. Pribadi) ... 21

Gambar 3.6 Bagian Untuk Pengujian Airfoil (Dok. Pribadi)... 21

Gambar 3.7 Rancangan Penelitian ... 23

Gambar 3.8 Macam-Macam Data Penelitian ... 24

Gambar 4. 1 Airfoil tanpa Vortex Generator α= 0° ... 29

Gambr 4. 3 Airfoil tanpa Vortex Generator α= 6° ... 30

Gambar 4. 7 Airfoil dengan gothic Vortex Generator, D = 10 mm, α= 0°... 33

Gambar 4. 10 Airfoil dengan gothic Vortex Generator, D = 10 mm, α= 9° ... 35

(11)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penelitian Terdahulu ... 12

Tabel 3.1 Parameter Eksperimen Vortex Generator ... 17

Tabel 3.2 Waktu Perencanaan Tugas Akhir ... 25

Tabel 4. 1 Hasil Penelitan airfoil NACA 43018 tanpa VG ... 29 Tabel 4. 2 Hasil Penelitian airfoil NACA 43018 Gothic VG dengan D = 10 mm . 32 Tabel 4. 3 Hasil Penelitian airfoil NACA 43018 Gothic VG dengan D = 20 mm . 37

(12)

xi

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

Singkata Nama Pemakaian Pertama

Kali Pada Halaman NACA National Advisory Committee for Aeronautic 1

VG Vortex Generator 10

AoA Angle of attack 2

LAMBANG

α Angle of attack ˚ 10

CL Lift coefficient 8

Cp Pressure coefficient 11

c Chord length, mm 10

U∞ Kecepatan Fluida, m/s 12

ρ Massa jenis fluida, kg/m3 12

δ Ketebalan boundary layer, m 12

x Airfoil thickness, m 13

G Jarak antara dinding plat dengan Airfoil, m 13

h Tinggi VG, m 13

l Panjang VG, m 13

t Jarak antara leading edge dan VG, m 13

Xs Titik Separasi 27

Xp Titik Stagnasi 27

Xl Titik Transisi 27

Xt Titik Vortisitas 27

(13)

44

DAFTAR PUSTAKA

Effendy, Marwan dan Muchlisin. 2019. Studi Eksperimental dan Simulasi Numerik Karakteristik Aerodinamika Airfoil NACA 4412. Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta, Indonesia.

Raharjo, Panggih. 2010. “Terbanglah Dengan Tak Terkalahkan”, https://panggih15.wordpress.com/2010/01/30/teori-airfoil/ , diakses pada 26 Desember 2021.

Herdiana, Dana dan Hartono, Firman. 2020. Analisa Pemilihan Bentuk Vortex Generator Untuk Sayap Pesawat LSU-05 Menggunakan Metode Numerik.

Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia.

Hariyadi, Setyo. dan Mahaputra, Ramadhan Pradana. 2020. Studi Eksperimen Pengaruh Penggunaan Vortex Generator Pada Airfoil NACA 0012 Dengan Smoke Generator. Politeknik Penerbangan Surabaya, Surabaya, Indonesia Dirgantara, Fakhri. 2018. Apa yang disebut dengan “Angle of attack” dalam dunia penerbangan?. https://id.quora.com/Apa-yang-disebut-dengan-Angle-of- Attack-dalam-dunia-penerbangan , diakses pada 26 Desember 2021.

Hariyadi, Setyo. dan Prabowo, Achmad Setiyo. 2019. Studi Numerik Penggunaan Vortex Generator Pada Wing Airfoil NACA 43018. Politeknik Penerbangan Surabaya, Surabaya, Indonesia

Hariyadi, Setyo. dan Widodo, Wawan Aries. 2018. Efek Penggunaan Vortex Generator Terhadap Karakteristik Aliran pada Airfoil NACA 43018.

Politeknik Penerbangan Surabaya, Surabaya, Indonesia

Hariyadi, Setyo. dan Pratama, Habibie Aldo Putra. 2019. Studi Eksperimen Oil Flow Visualization Pada Airfoil NACA 0012 Dengan Trapezoidal Vortex Generator Menggunakan Open Circuit Subsonic Wind Tunnel. Politeknik Penerbangan Surabaya, Surabaya, Indonesia

Ramadhani, Ibnu halim. 2021. Studi Eksperimen Oil Flow Visualization Karakteristik Aliran Fluida di Airfoil NACA 43018 Dengan Penambahan Triangular Vortex Generator. Politeknik Penerbangan Surabaya, Surabaya, Indonesia