Studi Numerik Karakteristik Airfoil NACA-0026 Berpermukaan Riblet Tipe-V “Studi kasus untuk riblet berukuran S = 3 mm ditempatkan pada 25-30% panjang chord”

Ashari, Raihan Fauzi (2025) Studi Numerik Karakteristik Airfoil NACA-0026 Berpermukaan Riblet Tipe-V “Studi kasus untuk riblet berukuran S = 3 mm ditempatkan pada 25-30% panjang chord”. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007211158-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Peningkatan efisiensi aerodinamika merupakan salah satu kunci dalam menjawab tantangan krisis energi global. Salah satu teknologi yang dieksplorasi untuk mengurangi hambatan aerodinamis adalah penggunaan riblet pada permukaan airfoil. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis secara numerik pengaruh penambahan riblet tipe-V (S = 3 mm) yang ditempatkan pada 25-30% chord terhadap karakteristik aerodinamika airfoil NACA 0026. Simulasi dua dimensi dilakukan menggunakan ANSYS CFD Fluent dengan model turbulensi Transition SST pada variasi kecepatan aliran 8 m/s, 12 m/s, dan 16 m/s dan sudut serang -15°, -14°, -13°, -12°, -11° -10°, -9°, -5°, 0°, 5°, 9°, 10°, 11° 12°, 13°, 14°, dan 15°. Hasil simulasi menunjukkan bahwa penambahan riblet secara konsisten meningkatkan koefisien drag (CD) pada sebagian besar kondisi yang diuji, dengan dampak negatif yang semakin signifikan pada kecepatan yang lebih tinggi. Pengaruhnya terhadap koefisien lift (CL) tidak memberikan keuntungan yang konsisten, sehingga efisiensi aerodinamika yang diukur melalui lift-to-drag ratio (CL/CD) secara keseluruhan menurun drastis. Analisis distribusi tekanan (CP) menunjukkan adanya fluktuasi tajam yang menjadi bukti gangguan aliran dan kegagalan dalam membentuk area tekanan rendah seefektif airfoil polos. Selain itu, kontur kecepatan memperlihatkan terbentuknya daerah wake yang lebih tebal dan luas pada sudut serang tinggi, yang mengonfirmasi terjadinya separasi aliran yang terjadi lebih dini. Dari analisa yang sudah dilakukan, ditemukan bahwa ukuran riblet 3 mm terlalu besar untuk kondisi aliran yang diuji yang menyebabkan timbulnya gesekan yang kuat dan akibatnya menurunkan kinerja aerodinamika airfoil secara keseluruhan. Hal ini terbukti dari penurunan efisiensi (CL/CD) hingga 64%, yang terutama disebabkan oleh peningkatan koefisien drag (CD) hingga 160% pada sudut serang tinggi. Selain itu, performa gaya lift juga terpengaruh dengan adanya penurunan koefisien lift (CL) hingga 41% pada kondisi mendekati stall. Meskipun untuk analisa stall, penambahan riblet pada kecepatan 12 m/s, dan 16 m/s dapat menunda sudut stall pada sekitar sudut serang 11° menjadi 12°, keuntungan minor ini tidak mampu mengkompensasi dampak negatif dari peningkatan drag yang tinggi. Temuan ini menegaskan bahwa keberhasilan modifikasi permukaan menggunakan riblet sangat ditentukan oleh kesesuaian skala geometrinya, di mana pemilihan dimensi yang tepat menjadi faktor krusial dalam aplikasi teknologi ini.
===========================================================================================================================================
Improving aerodynamic efficiency is one of the keys to addressing the challenge of the global energy crisis. One technology being explored to reduce aerodynamic drag is the use of riblets on an airfoil's surface. This research aims to numerically analyze the influence of adding V-type riblets (S = 3 mm), placed at 25-30% of the chord, on the aerodynamic characteristics of the NACA 0026 airfoil. A two-dimensional simulation was conducted using ANSYS CFD Fluent with the Transition SST turbulence model for flow velocity variations of 8 m/s, 12 m/s, and 16 m/s and angles of attack of -15°, -14°, -13°, -12°, -11° -10°, -9°, -5°, 0°, 5°, 9°, 10°, 11° 12°, 13°, 14°, and 15°. The simulation results indicate that the addition of riblets consistently increases the drag coefficient (CD) under most tested conditions, with the negative impact becoming more pronounced at higher speeds. Its effect on the lift coefficient (CL) does not show consistent benefits, resulting in a significant overall decrease in aerodynamic efficiency as measured by the lift-to-drag ratio (CL/CD). Pressure distribution (CP) analysis reveals sharp fluctuations, indicating flow disturbances and a failure to form low-pressure regions as effectively as a smooth airfoil. Additionally, velocity contours show the formation of a thicker and wider wake region at high angles of attack, confirming earlier flow separation. From the analysis conducted, it was found that the 3 mm riblet dimension is too large for the tested flow conditions, which causes strong friction and consequently degrades the overall aerodynamic performance of the airfoil. This is evidenced by a decrease in efficiency (CL/CD) of up to 64%, which is primarily caused by an increase in the drag coefficient (CD) of up to 160% at high angles of attack. Furthermore, the lift performance was also affected, with a decrease in the lift coefficient (CL) of up to 41% in near-stall conditions. Although for the stall analysis, the addition of riblets at speeds of 12 m/s and 16 m/s was able to delay the stall angle from approximately 11° to 12°, this minor advantage could not compensate for the negative impact of the massive drag increase. This finding confirms that the success of surface modification using riblets is highly determined by the suitability of its geometric scale, where the selection of the proper dimension becomes a crucial factor in the application of this technology.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Airfoil, Drag, NACA 0026, Lift, Riblet, Airfoil, Drag, NACA 0026, Lift, Riblet
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:	Raihan Fauzi Ashari
Date Deposited:	31 Jul 2025 01:26
Last Modified:	31 Jul 2025 01:26
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/123488

Actions (login required)

View Item