Studi Numerik Pengaruh Pemasangan Bump Segitiga terhadap Karakteristik Aerodinamika pada Pelat Datar

Aji, Bangkit Angestu (2025) Studi Numerik Pengaruh Pemasangan Bump Segitiga terhadap Karakteristik Aerodinamika pada Pelat Datar. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201196-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Dalam transisi menuju energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan, Indonesia menghadapi tantangan kompleks. Sebagai negara dengan populasi besar dan pertumbuhan ekonomi pesat, Indonesia masih sangat bergantung pada energi fosil yang mendominasi konsumsi energi nasional. Untuk mengatasi hal ini, berbagai upaya dilakukan, termasuk penelitian dan inovasi khusunya dalam bidang mekanika fluida yang berkaitan dengan karakteristik aerodinamika seperti gaya hambat (drag), gaya angkat (lift), dan lapisan batas (boundary layer). Passive flow control, seperti modifikasi geometri pada body kendaraan, dinilai lebih menguntungkan karena biaya rendah dan tmengurangi konsumsi energi. Penelitian ini dilakukan dengan mengubah geometri dari flat plate dengan menambahkan bump pada titik di area favorable pressure gradient. Hipotesis awal penelitian ini adalah peletakan bump akan mempengaruhi bentuk separation bubble, sehingga aliran yang melewati pelat datar akan menjadi turbulen lebih cepat. Diharapkan penambahan bump dapat menghasilkan bubble separation yang meningkatkan momentum aliran, sehingga memperkuat profil momentum dan menunda terjadinya separasi, yang diharapkan dapat mengoptimalkan gaya drag. Untuk membuktikan hipotesis di atas maka penelitian ini dilakukan dengan melakukan simulasi numerik dengan menggunakan metode simulasi komputasi fluida (CFD) dengan menambahkan bump berbentuk segitiga sama kaki dengan variasi sudut 15°, 30°, 45°, 60° dan juga bilangan Reynold sebesar 2,7x103 dan 4,2x103 pada flat plate untuk mengamati fenomena aliran. Hasil simulasi menunjukkan bahwa penambahan bump segitiga menghasilkan perubahan signifikan pada distribusi koefisien tekanan (Cp) dan pola aliran di sekitar pelat datar. Peningkatan sudut bump menyebabkan gradien tekanan yang lebih tajam dan pembentukan separation bubble yang lebih panjang. , bubble paling tebal berada pada sudut bump 600, 450, 300, 150. Namun timbulnya bubble pada pelat datar membuat nilai koefisien drag pada pelat datar dengan bump lebih tinggi dari pelat datar tanpa bump, nilai koefisien drag yang paling mendekati ada pada bump 150, 300, 450, 600. Analisis pada dua bilangan Reynolds menunjukkan bahwa aliran pada Re yang lebih tinggi cenderung lebih turbulen, menghasilkan pola aliran yang lebih kompleks dan area resirkulasi yang lebih luas. Koefisien drag pada pelat datar dengan bump segitiga tercatat lebih tinggi dibandingkan pelat datar polos untuk semua variasi yang diuji
==============================================================================================================================
During the transition towards more efficient and environmentally friendly energy sources, Indonesia faces complex challenges. As a country with a large population and rapid economic growth, Indonesia remains heavily dependent on fossil fuels that dominate national energy consumption. To address this issue, various efforts are undertaken, including research and innovation specifically within the field of fluid mechanics related to aerodynamic characteristics such as drag, lift, and boundary layers. Passive flow control methods like geometric modifications on vehicle bodies are considered advantageous due to their low cost and reduced energy consumption. This study involves modifying the geometry of a flat plate by adding bumps at points where there is a favorable pressure gradient. The initial hypothesis of this research is that placing bumps will influence the shape of separation bubbles, thereby making the airflow over the flat plate more turbulent sooner. It is expected that the addition of these bumps can produce enhanced bubble separation which increases the momentum of the flow, thus strengthening its velocity profile and delaying separation events, ultimately optimizing drag forces. To verify this hypothesis, numerical simulations using computational fluid dynamics (CFD) were conducted by adding triangular-shaped bumps with varying angles of 15°, 30°, 45°, and 60° along with Reynolds numberss ranging from 2.7x103 and 4.2x103 on the flat plate to observe the phenomena occurring during airflow.
The simulation results show that the addition of triangular bumps causes significant changes in the distribution of pressure coefficients (Cp) and flow patterns around the flat plate. Increasing the bump angle leads to a steeper pressure gradient and the formation of a longer separation bubble. The thickest bubble is observed at bump angles of 60°, 45°, 30°, and 15°. However, the presence of a bubble on the flat plate increases the drag coefficient value for the flat plate with bumps compared to the flat plate without bumps. The drag coefficient values closest to each other are found at bump angles of 15°, 30°, 45°, and 60°. Analysis at two Reynolds numberss indicates that flows at higher Reynolds numberss tend to be more turbulent, resulting in more complex flow patterns and larger recirculation areas. The drag coefficient on flat plates with triangular bumps is recorded as higher than that on plain flat plates for all variations tested.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Pelat datar, Bump, Turbulen, Studi Numerik
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Bangkit Angestu Aji
Date Deposited:	05 Feb 2025 09:56
Last Modified:	05 Feb 2025 09:56
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118274

Actions (login required)

View Item