Nugroho, Wahyu (2015) Simulasi Numerik Karakteristik Aliran 3 Dimensi Di Sekitar Single-Element Airfoil Untuk Spoiler Depan Mobil Formula Sae Dengan Variasi Reynolds Number. Undergraduate thesis, Institut Technology Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2110100118-Undergraduate Thesis.pdf - Published Version Download (2MB) | Preview |
Abstract
Formula student adalah sebuah kompetisi membuat
kendaraan di bawah naungan society of Automotive Engineer
(SAE) internasional yang diikuti oleh mahasiswa seluruh dunia.
Perlombaan ini diadakan di beberapa Negara antara lain Jepang,
Jerman, Inggris, Italia, Brazil, Amerika, dan Australia. Ada dua
kategori event yang yang harus diikuti peserta yaitu static event
meliputi design report, cost report, dan business logic serta
dynamic event meliputi acceleration, skid pad, autocross,
endurance, dan fuel efficiency. Melihat banyak sekali lintasan
beradius dalam event skid pad, autocross dan endurance, maka
kemampuan mobil dalam cornering speed sangat menentukan
waktu yang diperoleh. Seperti kita ketahui, mobil formula single
body memiliki batasan cornering speed akibat rolling di lintasan
beradius. Untuk itu diperlukan tambahan gaya tekan ke bawah
untuk meningkatkan kemampuan cornering speed. Salah satu
solusi untuk menambah gaya tekan ke bawah adalah
menambahkan beberapa peralatan tambahan yang menggunakan
prinsip aerodinamika. Spoiler depan dan belakang sering
dijadikan pilihan peralatan tambahan dalam kasus ini. Oleh sebab
itu perlu dilakukan penelitian tentang spoiler depan untuk
menunjang performa mobil Sapuangin Speed di ajang FSAE.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode
numerik (CFD) dengan perangkat lunak komersial, karena
metode numerik dapat menampilkan hasil observasi dan
visualisasi yang mendetail. Pemilihan kondisi simulasi digunakan
model turbulensi k-ε realizable, boundary condition untuk outlet
adalah outflow dan untuk inlet adalah velocity inlet dengan variasi
Reynolds number. Ground merupakan moving wall dengan
kecepatan sama dengan kecepatan inlet. Roda berputar dengan
kecepatan angular sebesar kecepatan inlet dibagi radius roda.
Dari penelitian ini dapat diketahui karakteristik aliran 3D di
sekitar spoiler Mobil FSAE dengan menggunakan high lift-low
Reynolds number airfoil. Variasi Reynolds number tidak
memberikan pengaruh yang signifikan terhadap distribusi Cp
ditinjau dari perbandingannya pada tiap potongan z/s = 0.25, z/s =
0.5, dan z/s = 0.81. Side body effect, yang mengakibatkan tip
vortices tebentuk karena perbedaan tekanan di upperside dan
lowerside, memberikan pengaruh pada distribusi tekanan di
daerah sekitar midspan. Hasil simulasi menunjukkan variasi
Reynolds number memberikan pengaruh yang signifikan terhadap
downforce yang dihasilkan, semakin besar Reynolds number
maka downforce yang dihasilkan semakin besar. Namun,
pengaruh Reynolds number terhadap koefisien lift (Cl) tidak
signifikan.Variasi Reynolds number memberikan pengaruh yang
signifikan terhadap gaya drag yang dihasilkan, semakin besar
Reynolds number maka gaya drag yang dihasilkan semakin besar.
Namun, pengaruh Reynolds number terhadap koefisien drag (Cd)
tidak signifikan. Keberadaan roda di belakang spoiler
menyebabkan perbedaan Cl hasil simulasi dengan perhitungan
secara teoritis sebesar 24%.
======================================================================================================
Formula student SAE is a race car building competition
under International Society of Automotive Engineer (SAE) that
followed by collegian all over the world. It is held annually in
Japan, Germany, England, Italy, Brazil, America, and Australia.
There are two kind of event in FSAE. They are static event
including design report, cost report, and business logic, and
dynamic event including acceleration, skid pad, autocross,
endurance, and fuel efficiency. Since that the track consisted of
many turning, it is important to consider the vehicle’s cornering
speed ability. A single-body vehicle has a limitation on cornering
speed due to rolling. Therefore, vehicle requires additional
downforce to increase the cornering speed. Adding aerodynamic
devices is a one way to provide downforce. Rear spoiler and front
spoiler are ones of a kind. Therefore, this research aims to
improve the Sapuangin Speed performance in FSAE.
This study uses Computational Fluid Dynamic (CFD)
method using commercial software to obtain visualization result.
It uses k-ε realizable turbulent model. The boundary condition for
the inlet is velocity inlet and the boundary condition for the outlet
is outflow. Ground is a moving wall as fast as inlet velocity. Front
wheel angular velocity equals to inlet velocity divides by wheel
radius. As the result, Reynolds number variation does not
significantly affect spoiler pressure coefficient (Cp) distribution
by comparing it on z/s = 0.25, z/s = 0.5, and z/s = 0.81 plane.
Side body effect, in this case is tip vortices, emerges because of
pressure difference on lowerside and upperside especially at the
end of span. Downforce is increasing with higher Reynolds
number, but the Reynolds number does not significantly affect lift
coefficient (Cl). The drag force is increasing with higher
Reynolds number, but the Reynolds number does not significantly
affect drag coefficient (Cd). The effect of wheel behind the front
spoiler resulted in a decrease of downforce by 24% compared to
single front spoiler.
| Item Type: | Thesis (Undergraduate) |
|---|---|
| Additional Information: | RSM 629.134 32 Nug s |
| Uncontrolled Keywords: | Spoiler, FSAE, cornering speed, high lift-low Reynolds number airfoil, velocity inlet, CFD, Cp, Cd, Cl, side body effect |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Mr. Tondo Indra Nyata |
| Date Deposited: | 01 Nov 2018 07:54 |
| Last Modified: | 01 Nov 2018 07:54 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/59931 |
Actions (login required)
 |
View Item |