Studi Numerik Pengaruh Gurney Flap Terhadap Karakteristik Aliran Tiga Dimensi yang Melewati Sayap dengan Airfoil NLF(1)-0215f

Ma'ruf, Mohammad Zaini (2019) Studi Numerik Pengaruh Gurney Flap Terhadap Karakteristik Aliran Tiga Dimensi yang Melewati Sayap dengan Airfoil NLF(1)-0215f. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000144-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pesawat tanpa awak saat ini semakin diminati karena kelebihan-kelebihannya dibandingkan dengan pesawat berawak. Perkembangan ini tentu saja menghadapi sejumlah tantangan. Pesawat tanpa awak kelas Medium Altitude Long Endurance (MALE) khususnya, dirancang untuk dapat terbang dalam waktu yang cukup lama sehingga membutuhkan konsumsi bahan bakar yang irit. Ini dapat dicapai dengan menaikkan lift-to-drag ratio (CL/CD) pada kondisi operasi yang dihasilkan oleh konfigurasi sayap seperti pemilihan airfoil yang tepat dan penambahan lift enhancement. Airfoil NLF(1)-0215f, dirancang oleh Dan Somers, dapat mempertahankan aliran laminer hingga 50% dari panjang chord dalam kondisi permukaan yang halus. Gurney flap adalah potongan lembaran kecil pada trailing edge dari sayap yang mampu meningkatkan gaya lift sehingga lift-to-drag ratio meningkat. Penelitian ini menganalisis secara numerik pengaruh Gurney flap terhadap karakteristik aliran tiga dimensi pada sayap airfoil NLF(1)-0215f.
Penelitian ini dilakukan secara numerik dengan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan perangkat lunak Ansys Fluent. Penelitian ini dimaksudkan untuk meninjau koefisien tekanan (Cp), koefisien lift (CL), koefisien drag (CD), dan lift-to-drag ratio (CL/CD), serta mengevaluasi visualisasi kontur kecepatan dan tekanan, streamline, separasi, tip vortex, dan trailing vortex pada airfoil. Simulasi dilakukan secara tiga dimensi (3D) dan Model yang digunakan adalah sayap airfoil NLF(1)-0215f tanpa dan dengan Gurney flap. Simulasi dilakukan dengan model turbulen Spalart-Allmaras pada bilangan Reynolds (Re) 3x106. Kecepatan aliran freestream yang digunakan sebesar 34 m/s. Variasi yang dilakukan adalah tinggi Gurney flap (h) sebesar 0,01c dan 0,0175c dan sudut serang (α) sebesar 0o, 4o, 8o, 12o, dan 16o. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa Gurney flap mampu meningkatkan CL dari sayap airfoil NLF(1)-0215f, namun menurunkan nilai CL/CD. Gurney flap berefek signifikan pada trailing edge dimana terdapat daerah bertekanan tinggi di depan flap. Daerah tersebut meningkatkan tekanan yang berdampak pada nilai Cp yang semakin positif di permukaan bawah sayap. Gurney flap juga menimbulkan sepasang trailing vortex yang dapat membelokkan aliran permukaan atas sayap ke bawah. Vortex tersebut dapat keluar melalui tip dan menambah intensitas tip vortex yang meninggalkan sayap.
===================================================================================================================================
Unmanned aircrafts are now increasingly in demand due to their advantages compared to manned aircrafts. This development faces a number of challenges. UAV class Medium Altitude Long Endurance (MALE), specifically, is designed to be able to fly in a long time so that it requires economical fuel consumption. This can be achieved by increasing the lift-to-drag ratio (CL/CD) in the operating conditions. CL/CD is optimized by the wings configuration such as selecting the right airfoil and adding lift enhancement. NLF(1)-0215f airfoil, designed by Dan Somers, can maintain laminar flow up to 50% of the chord length in smooth surface conditions. Gurney flaps are small pieces of sheet under the trailing edge of the wing that can increase the lift force so that the lift-to-drag ratio may be increased. This study analyzes numerically the effects of Gurney flap on three dimension flow characteristics of the wing with NLF(1)-0215f airfoil. This research is conducted numerically using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method with Ansys Fluent software. This study reviews four parameters: pressure coefficient (Cp), lift coefficient (CL), drag coefficient (CD), and lift-to-drag ratio (CL/CD). This study also evaluates the visualization of the contours of velocity and pressure, streamline, separation, tip vortex, and trailing vortex on a wing. The simulation is conducted in three-dimensional (3D). The model used in this simulation is the NLF(1)-0215f airfoil wing, without and with Gurney flap. The simulation is carried out with the Spalart-Allmaras turbulent model at the Reynolds number (Re) of 3x106. The free stream velocity is 34 m/s and the variations carried out are the Gurney flap height (h) of 0,01c and 0,0175c and angle of attack (α) of 0o, 4o, 8o, 12o, and 16o.
The results of this study prove that Gurney flap is able to increase CL from the NLF(1)-0215f airfoil wing. However, CL/CD affected by Gurney flap drops. The effect of Gurney flap is felt especially on the trailing edge where a high-pressure region is placed in front of the flap. That region increases the pressure which has an impact on increasing positive Cp value on the lower wing surface. The Gurney flap also creates a trailing vortex that can bend the flow over the wing downward. The vortex can come out through the tip and increase the intensity of the tip vortex leaving the wing.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	MALE, lift-to-drag ratio, Gurney flap, three dimension, Computational Fluid Dynamics, tip vortex
Subjects:	T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mohammad Zaini
Date Deposited:	21 Jul 2026 04:28
Last Modified:	21 Jul 2026 04:28
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/67400

Actions (login required)

View Item