Simulasi Numerik Karakteristik Aliran 3 Dimensi Di Sekitar Single-Element Airfoil Untuk Spoiler Depan Mobil Formula Sae Dengan Variasi Reynolds Number

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.

[img]
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: https://repository.its.ac.id/id/eprint/59931

Actions (login required)

View Item View Item