Studi Eksperimen dan Numerik Karakteristik Separation Bubble dari Aliran Dua Dimensi Melintasi Thick-Plate Rounded Leading Edge dengan Pengaruh Reynolds Number dan Panjang Aksial

Rafrisah, Athalla (2020) Studi Eksperimen dan Numerik Karakteristik Separation Bubble dari Aliran Dua Dimensi Melintasi Thick-Plate Rounded Leading Edge dengan Pengaruh Reynolds Number dan Panjang Aksial. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111540000062_ATHALLA RAFRISAH (a5).pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Berbagai bentuk dan model transportasi yang ada saat ini didesain sedemikian rupa agar memiliki kerugian energi seminimal mungkin. Salah satu metode untuk meminimalkan rugi energi adalah memundurkan titik separasinya dengan memanfaatkan bubble separation. Metode ini memaksa boundary layer aliran untuk bertransisi secara pintas dari laminar menjadi turbulen, sehingga momentum yang dimiliki aliran akan menjadi lebih kuat. Bubble separation merupakan fenomena dimana aliran mengalami separasi dan kemudian akan kembali melekat lagi pada dinding (reattachment). Kesempatan terjadinya reattachment pada suatu aliran akan dipengaruhi oleh entrainment energy dari primary flow dan adanya kesempatan bagi aliran untuk melekat kembali berupa bidang tumpu aliran yang cukup panjang. Korelasi yang tepat antara dynamic force yang diwakili oleh bilangan Reynolds, bentuk dari leading edge, serta panjang aksial perlu diteliti. Dengan memperpanjang jarak antara dua titik potensi separasi depan dan belakang, diduga akan semakin memudahkan aliran untuk reattachment setelah aliran terseparasi saat melewati leading edge dan menunda separasi pada daerah downstream. Penelitian dilakukan dengan eksperimen dan simulasi numerik dua dimensi pada thick plate–rounded leading edge (r/t=0.1) dengan variasi bilangan Reynolds (Ret = 6.76×104 dan 10.15×104) dan panjang aksial (c/t=6.5 dan 10). Eksperimen ini diawali dengan mengukur kecepatan free flow pada lorong angin dengan pitot static tube dan melakukan validasi pressure tranducer. Kemudian tekanan statis pada midspan benda uji diukur sesuai dengan konfigurasi uji. Simulasi numerik (dua dimensi) dilakukan dengan model turbulen k–kl–ω setelah melakukan pengujian grid independence. Setelah data dari eksperimen dan simulasi numerik didapatkan, data-data tersebut diolah dan dianalisa sebagai grafik koefisien tekanan, kontur dan pathline baik kecepatan maupun tekanan, profil kecepatan dan turbulent kinetic energy. Dari hasil penelitian ini menunjukkan bahwa karakteristik separation bubble yang terbentuk dipengaruhi oleh bilangan Reynolds dan panjang aksialnya. Semakin besar bilangan Reynolds maka akan semakin awal aliran mengalami reattachment. Begitu juga dengan panjang aksial, semakin panjang bidang tumpu alirannya maka akan semakin awal aliran mengalami reattachment. Aliran yang mengalami reattachment lebih awal menyebabkan aliran tersebut bertransisi dari laminar ke turbulen lebih awal juga, sehingga aliran tersebut memiliki momentum yang lebih kuat untuk menunda separasi masif di buritan. ==================================================================================================================== Many kinds of transportation have been designed to reduce their energy losses as minimum as possible. One of those designs are made to reduce its energy losses by delaying massive separation that occurs, by taking advantages of bubble separation. Bubble separation can force the laminar air flow to shift to turbulent faster and give the air flow stronger momentum. Bubble separation is a phenomenon where the air flow is separated from the wall and reattached again after it obtained enough energy from primary flow. The chance of reattachment also depends on how long the wall behind is. An optimum combination of dynamic force from primary flow, shape of leading edge and axial length are needed. By lengthen the axial length, we expect that it will make it easier for the air flow to reattach again to the wall and delays massive separation in the downstream section. This research will be done by doing experimental study and two-dimensional numerical simulation with Reynolds number variation (Ret = 6.76×104 and 10.15×104) and axial length variation (c/t=6.5 and 10) on the upper side of the specimens. The specimens are shaped of “thick plate–rounded leading edge” with r/t = 0.1. The expected data from the experiments are static pressures that measured in midspan-upper side section of the specimens. While the numerical simulation will be measured with k–kl–ω turbulent model after the grid independence calculation. The data from experiments and numerical simulation will be processed and analysed as pressure coefficient graph, velocity contour and pathlines, pressure contour and pathlines, velocity profile and turbulent kinetic energy. The results from this research show that the characteristic of separation bubble is very influenced by Reynolds number and axial length. Increase in both Reynolds number and axial length will results in early reattachment of the separated flow. Earlier reattachment point of separated flow will let said flow transitioning and become turbulent flow earlier than usual. This is very beneficial since turbulent flow has stronger momentum to delay massive separation in downstream section.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: bubble separation, massive separation, passive control boundary layer, separasi gelembung, separasi masif, kontrol pasif boundary layer
Subjects: T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic.
Divisions: Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: ATHALLA RAFRISAH
Date Deposited: 27 Aug 2020 04:06
Last Modified: 27 Aug 2020 04:06
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/79478

Actions (login required)

View Item View Item