Cahyo, Bayu Dwi (2019) Studi Eksperimen Analisis Penggunaan Forward dan Rearward Wingtip Fence Cant Angle 90 pada Airfoil Eppler 562. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02111650020012-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Download (5MB) | Preview |
Abstract
Sayap pesawat terbang merupakan salah satu aplikasi ilmu mekanika fluida yang sangat memperhatikan aspek aerodinamika. Satu hal penting yang harus diperhatikan dalam pendesainan suatu pesawat yaitu pemilihan airfoil dan modifikasinya. Keuntungan dari desain yang optimal tersebut adalah pengurangan drag dan peningkatan lift. Parameter utama performa wing adalah rasio Cl/Cd, dimana desain wing dianggap baik apabila memiliki nilai rasio Cl/Cd yang tinggi. Nilai rasio Cl/Cd yang rendah diakibatkan oleh separasi aliran yang diikuti terjadinya wake serta vortex yang terjadi di wingtip. Separasi aliran terjadi akibat adanya adverse pressure gradient (APG) dan friction effect yang berlebihan. Sedangkan vortex adalah aliran udara dengan pola berputar yang mengalir dari bawah wing kebagian atas sayap. Separasi dan vortex adalah dua fenomena yang mampu meningkatkan komponen drag dan mengurangi lift karena efektifitas wingspan berkurang. Salah satu upaya untuk mengurangi vortex adalah menunda separasi. Usaha lainnya yaitu dengan memodifikasi wingtip dengan penambahan winglet. Oleh karena itu penelitian tentang desain winglet yang efektif perlu dikaji lebih lanjut dalam rangka untuk meningkatkan rasio Cl/Cd.
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah secara eksperimen untuk mendapatkan nilai-nilai kuantitatif dan kualitatif. Nilai kuantitatif dilakukan untuk mendapatkan nilai Cp, Cl, dan Cd. Distribusi tekanan di atas airfoil diukur menggunakan pressure transducer system untuk mendapatkan nilai Cp. Selain itu, pengukuran gaya-gaya lift dan drag didapatkan dengan menggunakan eksternal balance table load-cell system. Nilai-nilai kualitatif dilakukan dengan menggunakan metode oil flow visualization dan tuft visualization untuk mengevaluasi wake, separasi aliran dan tip vortex. Model yang digunakan adalah airfoil Eppler 562 (E562) tanpa dan dengan penambahan wingtip fence. Dua jenis variasi wingtip fence yang akan digunakan yaitu rearward wing tip fence dan forward wing tip fence dengan cant angle 90o. Panjang chord dari airfoil yaitu 144 mm dan span yaitu 300 mm. Tinggi winglet atas (h1) = 72 mm, tinggi winglet bawah (h2) = 144 mm. Bilangan Reynolds (Re) yang digunakan adalah 2.3 x 104 berdasarkan kecepatan free stream 10 m/s dan panjang chord. Sudut serang divariasikan (α) 0° sampai 19° (0°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°, 15°, 17° dan 19°).
Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa semakin tinggi sudut serang, titik separasi dan transisi bergerak menuju leading edge pada semua model. Kemudian, pada airfoil jenis forward wingtip fence cant angle 90o menghasilkan nilai CL/CD terbaik dibandingkan jenis rearward wingtip fence maupun plain wing. Airfoil jenis forward wingtip fence menunjukkan performa yang optimal pada α = 10o dibandingkan dengan model lainnya.
================================================================================================
Aircraft wing is one application of fluid mechanics which is very concerned about aerodynamic aspects. One important thing to note in the design of a plane is the selection of an airfoil and its modifications. The advantages of the optimal design are a reduction in drag and increasing in lift. The main parameter of wing performance is the Cl/Cd ratio. The wing design is considered good if it has a high value of Cl/Cd ratio. The low value of Cl/Cd ratio is caused by flow separation followed by wake and vortex occurring on wingtip. Flow separation occurs due to excessive adverse pressure gradient (APG) and friction effect. Next, the tip vortex is circular pattern of air flows from below the wing to the top of the wing around the wingtip. Separation and vortex are two phenomena that increase drag component and reduce lift due to reduce the wingspan effectiveness. One attempt to reduce the vortex is delaying the separation. Another attempt is wingtip modifications by addition of winglet. Therefore research on effective winglet design needs to be studied further in order to know the increase in the Cl/Cd ratio.
The research is performed experimentally to obtain quantitative and qualitative values. Quantitative values is performed to obtain of Cp, Cd, and Cl. Pressure distributions over the aerofoil were measured using a pressure transducer system to obtain Cp values. Moreover, lift and drag forces of the airfoil were obtained by using an external balance table load-cell system. The qualitative values are performed by using oil flow visualization and tuft visualization to evaluate wake, flow separation and tip vortex. The airfoil models used are Airfoil Eppler 562 (E562) without and with the addition of wingtip fence. There are two types of wingtip fence variations that will be used in this research. They are rearward wing tip fence and forward wing tip fence with cant angle 90o. The chord length of the airfoil is mm and the span is 300 mm. The upper winglet height (h1) = 72 mm and the lower winglet height (h2) = 72 mm. The Reynolds (Re) number used is 2.3 x 104 based on the free stream velocity of 10 m/s and chord length. Angles of attack (α) are varied from 0° to 19° (0°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°, 15°, 17° and 19°).
The experimental results showed that as the angle of attack increased, the separation and the transition points moved towards the leading edge at all models. Furthermore, for airfoil with forward wingtip fence with cant angle 90o CL/CD is better than for airfoil with rearward wingtip fence with cant angle 90o and plain wing. Forward wingtip fence showed the best optimum performance of α = 10o settings compared to the other models.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Additional Information: | RTM 629.134 32 Cah s-1 2019 |
| Uncontrolled Keywords: | airfoil, winglet, forward wingtip fence, rearward wingtip fence, vortex, flow separation, effective angle of attack, ratio CL/CD. |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic. |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | Bayu Dwi Cahyo |
| Date Deposited: | 22 Nov 2021 17:59 |
| Last Modified: | 30 Sep 2024 08:51 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/61566 |
Actions (login required)
 |
View Item |