Studi Numerik Karakteristik Aliran 3D Pada Sayap UAV Navier Dengan Penambahan Blended Winglet Menggunakan Cant Angle 15°, 30°, 45°, 60°, Dan 80°

Mustofa, Ghifari Hanif (2021) Studi Numerik Karakteristik Aliran 3D Pada Sayap UAV Navier Dengan Penambahan Blended Winglet Menggunakan Cant Angle 15°, 30°, 45°, 60°, Dan 80°. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000039-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Pada era ini, berbagai kebutuhan manusia semakin banyak bermunculan, salah satunya adalah Quick Medical Response. Misalnya terdapat bencana pada suatu daerah yang cukup jauh dari kota dan sulit untuk diakses dengan darat. Dengan menggunakan UAV, kita dapat memenuhi kebutuhuan tersebut. Namun, tentunya UAV tersebut juga perlu memiliki efisiensi yang tinggi, supaya dapat menempuh lokasi tersebut. PT. Aerotek Global Inovasi (Beehive Drones) telah merancang sebuah prototipe UAV, dinamakan Navier, yang tepat untuk misi ini. Namun, diperlukan penelitian lebih lanjut terhadap wingtip dari UAV tersebut untuk meningkatkan efisiensinya. Winglet bertipe Blended Winglet dengan variasi cant angle akan diteliti oleh penulis untuk mencari tahu karakteristik dari aliran yang melalui variasi winglet ini dan untuk memastikan cant angle winglet seperti apa yang cocok untuk UAV ini.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode numerik. Beberapa batasan tentunya akan ditetapkan karena keterbatasan perangkat keras. Geometri dari blended winglet ini akan divariasikan berdasarkan cant angle. Kemudian, dari variasi tersebut akan dicari geometri yang tepat untuk UAV ini. Nilai yang akan dievaluasi adalah CL/CD dari masing-masing variasi. Selain itu, kontur kecepatan, tekanan, dan vorticity dibelakang sayap UAV akan diamati untuk mengetahui
v
karakteristik dari aliran setelah melalui winglet. Model yang digunakan untuk penelitian ini adalah half-span dari sayap UAV tersebut yang sudah disimplifikasi supaya menghemat waktu. ANSYS Fluent akan digunakan untuk menganalisa secara numerik dengan pemodelan turbulensi SST-kꞷ, Steady Flow, dan kecepatan UAV sebesar 30 m/s.
Dari hasil penelitian terlihat bahwa terdapat pengaruh terhadap karakteristik aliran 3D akibat penambahan blended winglet pada sayap UAV Navier dalam aspek distribusi tekanan, kecepatan, struktur aliran, dan performa aerodinamika. Penambahan performa aerodinamika diperoleh dari peningkatan lift, bukan dari pengurangan drag. Hal ini disebabkan oleh keunikan geometri blended winglet yang memiliki penampang airfoil sehingga mampu menghasilkan lift lokal. Sedangkan peningkatan drag diperoleh akibat bertambahnya skin friction drag serta geometri winglet tip yang belum dihaluskan, sehingga menghasilkan tip vortex yang relatif besar meskipun tip vortex tersebut sudah menjauh dari permukaan wing. Blended winglet dengan konfigurasi cant angle 15° memiliki performa yang paling baik dengan penambahan efisiensi sebesar 5.6% untuk fase cruise.
=============================================================================================================
In this era, human needs are starting to grow more and more, one of which is the need of quick medical response. Suppose there is a disaster in an area far away from the city and it is difficult to access the area by land, by using an UAV we can fulfill such need. But surely, that particular UAV should have high efficiency so that it can reach long distances. Aerotek Global Inovasi ltd. (Beehive Drones) have designed a prototype UAV called Navier that can fulfill such mission. But further research of Naviers wingtip is required in order to increase its efficiency. A blended winglet type with various cant angles will be examined to find out the characteristics of air flow around the modified wingtip and also to figure out which cant angle is suitable for this UAV.
The method used for this research is numerical method. Some limitations will exist due to hardware resource reasons. The blended winglet geometry will be varied based on various cant angles. Then, from these various configurations, we can find one particular cant angle value suitable for this UAV. Parameter value which will be evaluated is CL/CD from each configurations. Furthermore, velocity, pressure, and vorticity contour, as well as velocity vectors and streamlines downstream of the wing will be observed to find out the flow characteristics. The model used for the simulation is a half-span of Naviers wing which has been simplified to save computational cost. ANSYS Fluent will be used
vii
to analyze the flow numerically with SST-kꞷ turbulence model, Steady Flow, and Naviers cruise speed of 30 m/s.
From this research, it is discovered that there are some effects on the 3D flow characteristics due to the addition of blended winglet on the Navier UAV wing, particularly in some aspects, such as velocity and pressure distribution, flow structure, and aerodynamic performance. Aerodynamic performance improvement is obtained from lift addition rather than drag reduction. This is due to the unique trait possessed by blended winglets in which an airfoil geometry is present on its cross sections, this enables blended winglets to generate a local lift force. Whereas the increase in drag force occurs due to the increase in skin friction drag and blunt winglet tip which causes a relatively intense tip vortex, even though that tip vortex has been moved far away from the main wing surface. It is also discovered that blended winglet with cant angle value of 15° is the best choice for Naviers wing on cruise phase with a 5.6% increase in aerodynamic performance.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Aerodinamika, blended winglet, cant angle, UAV, Aerodynamics, blended winglet, cant angle, UAV.
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL152.8 Vehicles, Remotely piloted. Autonomous vehicles. T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic. U Military Science > UG1242 Drone aircraft--Control systems. (unmanned vehicle)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Ghifari Hanif Mustofa
Date Deposited:	20 Aug 2021 01:46
Last Modified:	20 Aug 2021 01:46
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/87990

Actions (login required)

View Item