Studi Numerik Karakteristik Aliran Tiga Dimensi Pada Pesawat Tanpa Awak Cessna 182 Menggunakan Airfoil August 160 Dengan Penambahan Trapezoidal Winglet H/S = 0,2 Variasi Angle Of Attack 4°, 8°,12°,16°

Eriani, Titania (2020) Studi Numerik Karakteristik Aliran Tiga Dimensi Pada Pesawat Tanpa Awak Cessna 182 Menggunakan Airfoil August 160 Dengan Penambahan Trapezoidal Winglet H/S = 0,2 Variasi Angle Of Attack 4°, 8°,12°,16°. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000068-Undergraduate_Thesis.pdf
Restricted to Repository staff only

Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Unmanned Aerial Vehicle adalah pesawat yang tidak membutuhkan operator manusia didalamnya. Salah satu faktor desain yang penting dalam perancangan UAV adalah bentuk geometri dari pesawat tersebut. Pada daerah sayap pesawat yang memiliki panjang yang terbatas mengakibatkan adanya aliran tiga dimensi yang terjadi pada bagian tip sayap yang diakibatkan oleh perbedaan tekanan pada sisi bawah dan sisi atas sayap. Aliran ini mengakibatkan munculnya vortex atau biasa disebut tip vortex. Tip vortex mengakibatkan kerugian pada performansi pesawat yang berupa mengakibatkan menurunnya luasan efektif yang mampu menghasilkan gaya angkat dan bertambahnya koefisien drag pada pesawat. Sehingga untuk mengurangi hal tersebut dipasang winglet. Konfigurasi winglet yang beragam dikembangkan untuk mencari optimalisasi pengurangan fenomena tip vortex. Pada penelitian ini menggunakan trapezoidal winglet pada angle of attack yang berbeda, diharapkan bisa mengoptimasi peningkatan performa pada UAV, dibandingkan dengan pesawat tanpa winglet (baseline aircraft). Peningkatan performa ini berupa peningkatan gaya lift dan penurunan gaya drag. Studi numerik yang dilakukan menggunakan software dalam proses perancangan geometri, dalam proses meshing. Software Ansys Fluent 19.1 dalam proses analisa, serta x-foil dalam proses pengambilan data validasi. Benda uji berupa pesawat tanpa awak Cessna 182 dengan airfoil August 160. Pada penelitian ini yang akan dioptimasi pada bagian sayap dengan menggunakan trapezoidal winglet yang dipasang pada ujung airfoil. Benda uji simulasi kali ini memiliki spesifikasi yaitu panjang root chord = 189 mm, tip chord = 136 mm, panjang span sebesar 518 mm, aspect ratio (AR) sebesar 2,8, dan variasi h/S = 0,2 dengan angle of attack 4°, 8°, 12°, 16°. Aliran fluida berupa freestream dengan kecepatan 12 m/s dalam kondisi steady dengan Re = 1,54 x 105 didasarkan panjang chord pada midspan. Turbulence viscous model pada penelitian ini menggunakan pemodelan k-Shear Stress Transport dengan kriteria konvergensi sebesar 10-5. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini, yaitu karakteristik aerodinamika dan fenomena aliran di sekitar sayap. Performa terbaik berdasarkan lift-to-drag ratio (CL/ CD) pada pesawat dengan penambahan winglet dengan α = 0°. Tetapi tidak lebih baik daripada pesawat tanpa penambahan winglet. Penambahan winglet mampu mengurangi fenomena tip vortex pada sudut serang 0o., tetapi tidak memperbaiki performance pada pesawat. ========================================================= Unmanned Aerial Vehicle is an aircraft that doesn’t require a human to operate in it. One important factor of the design of a UAV is the geometric shape of the aircraft. On the wing area of the plane that has a limited length resulting in a three-dimensional flow that occurs at the tip of the wing caused by the pressure difference on the lower and upper sides of the wing. This flow results in a vortex or commonly called tip vortex. A tip vortex results in a loss in aircraft performance in the form of a decrease in the effective area which can produce lift and increase the drag coefficient on the aircraft. So to reduce the tip vortex, this winglet is installed. Various winglet configurations were developed to look for optimizing the reduction of the tip vortex phenomenon. In this study, using a trapezoidal winglet at different angles of attack is expected to optimize the performance improvement of the UAV, compared to aircraft without winglets (baseline aircraft). This performance improvement is in the form of an increase in lift force and a decrease in drag force. Numerical studies conducted using software in the geometry design process, in the meshing process, Ansys Fluent 19.1 software in the analysis process, as well as X-foil in the validation data retrieval process. The test specimen is a Cessna 182 drone with an August 160 airfoil. In this study, the wing will be optimized by using a trapezoidal winglet mounted at the end of the airfoil. This simulation specimen has specifications such as root chord length = 189 mm, tip chord = 136 mm, length span of 518 mm, aspect ratio (AR) of 2.8, and variation of h / S = 0.2 with the angle of attack 4 °, 8 °, 12 °, 16 °. The fluid flow consists of freestream at a speed of 12 m / s in stable condition with Re = 1.54 x 105 basic chord length on midspan. Turbulence viscous models in this study using k- Shear Stress Transport modeling with convergence criteria of 10-5. The results obtained from this research, are aerodynamic characteristics and the phenomenon of flow around the wing. The best performance based on lift-to-drag ratio (CL/ CD) on the aircraft using winglets with accuracy α = 0°. But not better than aircraft without winglets. The addition of a winglets was able to reduce tip vortex phenomenon at the angle of attack 0°, but did not improve performance on the aircraft.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Additional Information: RSM 620.106 2 Eri s-1
Uncontrolled Keywords: angle of attack, drag, lift, studi numerik, numerical studies, tip vortex, winglet
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Titania Eriani
Date Deposited: 26 Aug 2020 06:15
Last Modified: 22 Sep 2020 09:30
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/79935

Actions (login required)

View Item View Item