Studi Numerik Karakteristik Aliran Yang Melewati Airfoil Eppler 562 Dengan Variasi Whitcomb Winglet

Rachmadiyan, Arifandi (2017) Studi Numerik Karakteristik Aliran Yang Melewati Airfoil Eppler 562 Dengan Variasi Whitcomb Winglet. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
2113100163-Undergraduate_Theses.pdf - Published Version

Download (3MB) | Preview

Abstract

Sayap merupakan komponen pesawat yang berperan untuk menghasilkan gaya angkat. Salah satu faktor penting yang mempengaruhi gaya angkat pada sayap adalah aspek rasio dari sayap pesawat. Teori menunjukkan bahwa penggunaan sayap dengan panjang span yang tidak terhingga (infinite wing) merupakan desain sayap yang paling ideal, tetapi pada kenyataannya tidak memungkinkan untuk membuat sayap dengan panjang yang tak terhingga. Oleh karena itu panjang sayap dibatasi dan dibuat dengan dimensi yang proporsional terhadap panjang fuselage pesawat. Panjang span sayap yang terbatas, membuat adanya separasi tiga dimensi pada bagian tip sayap yang akan membentuk aliran sekunder, dimana aliran ini memberikan kerugian pada performa pesawat karena mengurangi luasan efektif pada sayap dan menimbulkan gaya hambat pada sayap. Salah satu modifikasi pada sayap pesawat guna mengurangi dampak yang ditimbulkan oleh tip vortex adalah penggunaan winglet pada bagian tip dari sayap pesawat. Hal ini sudah banyak diterapkan pada pesawat komersial terbaru guna meningkatkan efisiensi pada pesawat. Studi menggunakan simulasi numerik akan dilakukan dengan software CFD ANSYS Fluent 14.5 dengan konfigurasi gemometri 3D. Geometri benda uji berupa sayap pesawat menggunakan profil airfoil Eppler 562 dengan panjang chord 0.36 m, swept angle 0° dan modifikasi pemberian winglet berjenis Whitcomb winglet dengan cant angle 90°. Kasus yang diteliti adalah kasus aliran udara dengan kecepatan pada inlet sebesar 10 m/s dan tekanan pada outlet adalah 0 Pa (gage). Hasil yang didapatkan dari studi ini adalah peningkatan koefisien lift (CL) pada airfoil Eppler 562 dengan whitcomb winglet pada semua sudut serang yang diteliti. Namun penggunaan whitcomb winglet juga memberikan dampak berupa peningkatan koefisien drag (CD) pada airfoil Eppler 562. Dari kedua fenomena tersebut didapatkan pula bahwa lift to drag ratio(CL/CD) pada airfoil dengan whitcomb winglet memiliki nilai maksimum pada sudut α=8o. Visualisasi tip dan trailing vortex didapatkan dari kontur vorticity magnitude. Tip vortex pada airfoil dengan whitcomb winglet lebih merata jika dibandingkan dengan airfoil tanpa winglet, dimana pada tip vortex pada airfoil Eppler 562 tanpa winglet lebih terkonsentrasi di pusat pusaran dan menyebabkan nilai kontur yang lebih besar. Pada visualisasi trailing vortex juga terlihat bahwa pada airfoil dengan whitcomb winglet, vortex yang terjadi semakin berkurang sepanjang panjang chord dari airfoil. Dari studi yang dilakukan didapatkan kesimpulan bahwa penggunaan whitcomb winglet pada airfoil Eppler 562 paling efektif pada sudut α=8o , dilihat dari lift to drag ratio (CL/CD) dan visualisai vortex yang terjadi. ================================================================= Wing is the most important component in aircraft structure, which have a role to generate lift force on the aircraft. One of the most important factors in lift generating is the aspect ratio of the wing. In theory, wing with an infinite aspect ratio is the most ideal wing design because it can generate maximum lift, but in reality, manufacturing a wing with infinite aspect ratio is considered impossible. Because of that, aspect ratio of wing is limited until its propostional to the aircraft fuselage. However, because of the limitation, the flow over the tip of the wing are causing a three-dimensional separation which cause a secondary flow. Those secondary flow are causing the wing to loss the effective area for generating lift and also increase the drag force of the wing. Modifications such as winglet had been made in order to solve the problem. This study is being done by numerical simulation using CFD software ANSYS Fluent 14.5 with 3D geometry configuration. The geometry is a wing with Eppler 562 airfoil as the wing profile, chord length of 0.36 m, swept angle 0o and using whitcomb winglet for the tip modification. This case is analyze with inlet velocity of 10m/s and pressure outlet of 0 Pa (gage). The result that gained form the simulation is the increase of lift coefficient (CL) of the Eppler 562 airfoil on every angle of attack that is analyzed. However, the airfoil with Whitcomb winglet also shown an increase in the drag coefficient (CD) compared to the airfoil without winglet. From both phenomenon also gained the lift to drag ratio (CL/CD) of the airfoil which results that the Eppler 562 airfoil has a maximum value of CL/CD at the angle of attack α=8o. Tip and trailing vortex visualization is shown in the vorticity magnitude contour. Tip vortex, which generated on the airfoil with Whitcomb winglet are more evenly spread but on the airfoil without winglet the tip vortex is more concentrated on the center of the vortex causing the radial velocity of the center of the vortex is bigger than the surface of the tip vortex. In the trailing vortex visualization also shown that trailing vortex is decreasing along the chord line. The conclusion of this study that airfoil Eppler 562 with Whitcomb winglet is more effective at the angle of attack α=8o which proven by the CL/CD ratio and the tip vortex that generated on the airfoil.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Additional Information: RSM 620.106 4 Rac s
Uncontrolled Keywords: tip vortex; Eppler 562; Whitcomb winglet; lift
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Arifandi Rachmadiyan
Date Deposited: 09 Oct 2017 04:41
Last Modified: 08 Mar 2019 02:50
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/45847

Actions (login required)

View Item View Item