Analisis Aerodinamika Tiga Dimensi Penambahan Slat dan Slot pada Airfoil NACA 23018 Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamic

Penulis

Tarysa Rimadhani Hermawati, Setyo Hariyadi Suranto, Nyaris Pambudiyatno

DOI

doi

Kata Kunci

Airfoil NACA 23018, Koefisien Tekanan, Gaya Angkat, Gaya Hambat, Slat dan Slot

Abstrak

Slat dan Slot merupakan salah satu komponen high lift devices selain flap yang digunakan pada sayap pesawat terbang. Komponen ini berfungsi untuk memberikan gaya angkat ketika sudut serang sayap pesawat tinggi. Topik yang dikaji dalam penelitian ini adalah aliran yang melintasi airfoil NACA 23018 dengan penambahan slat dan slot. Metode penelitian yang digunakan adalah metode analisis tiga dimensi menggunakan perangkat lunak ansys fluent. Objek uji yang digunakan adalah airfoil NACA 23018. Penelitian ini dilakukan secara numerik menggunakan metode CFD (computational fluid dynamic). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan karakteristik aliran fluida dengan atau tanpa penambahan slat dan slot. Kecepatan yang digunakan adalah 40 m/s dengan jarak celah 5%, 8%, dan 10% chord dan sudut serang yang digunakan sebagai parameter variasi adalah (α) = 0°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19° dan 20°. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan penambahan slat dan slot pada Airfoil NACA 23018 dapat meningkatkan gaya angkat pada sudut serang tinggi, serta menunda stall karena keterlambatan pemisahan aliran udara. Pada variasi airfoil dengan celah slat S = 10% (α = 20⁰) memiliki koefisien gaya angkat dengan nilai paling maksimum dan distribusi yang lebih merata. Sehingga dalam penelitian ini, disimpulkan bahwa variasi paling efektif yang digunakan pada Airfoil NACA 23018 adalah dengan celah slat 10% pada kecepatan subsonik.

Daftar Pustaka

1. R. Wei, Y. Liu, X. Li, dan H. Zhang, “Studi eksperimental osilasi lapisan geser rongga slat untuk airfoil high-lift multi-elemen 30P30N,” Prosiding AIAA AVIATION 2023, hlm. 4482, 2023.
2. F.L. dos Santos, K. Venner, dan L.D. de Santana, “Efek distorsi turbulensi untuk prediksi kebisingan leading-edge,” Kongres Internasional ke-28 tentang Suara dan Getaran, ICSV 2022, hlm. 1–8, 2022.
3. G. Kuntumalla, Y. Meng, M. Rajagopal, R. Toro, H. Zhao, HC. Chang dkk., “Teknik penyambungan untuk penukar panas hibrida logam-polimer baru,” Prosiding ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, vol. 59384, hlm. V02BT02A018, 2019.
4. P. Singh, L. Neuhaus, O. Huxdorf, J. Riemenschneider, J. Wild, J. Peinke, dan M. Hölling, “Investigasi eksperimental slat aktif untuk pengurangan beban airfoil,” Jurnal Energi Terbarukan dan Berkelanjutan, vol. 13, no. 4, hlm. 043304, 2021.
5. S. Antoniou, S. Kapsalis, P. Panagiotou, dan K. Yakinthos, “Investigasi parametrik slat leading-edge pada UAV blended-wing-body menggunakan metode Taguchi,” Aerospace, vol. 10, no. 8, hlm. 720, 2023.
6. L.W. Traub dan M.P. Kaula, “Efek slat leading-edge pada bilangan Reynolds rendah,” Aerospace, vol. 3, no. 4, hlm. 39, 2016.
7. S.P. Setyo Hariyadi, B. Junipitoyo, N. Pambudiyatno, Sutardi, dan W.A. Widodo, “Karakteristik aerodinamika aliran fluida pada sayap multi-elemen airfoil NACA 43018 dengan slat leading-edge dan plain flap,” Jurnal Ilmu dan Teknologi Teknik, vol. 18, no. 1, hlm. 36–50, 2023.
8. H. Lv, X. Zhang, dan J. Kuang, “Simulasi numerik karakteristik aerodinamika sayap multi-elemen dengan flap variabel,” Jurnal Fisika: Seri Konferensi, vol. 916, no. 1, hlm. 012005, 2017.
9. S.P.S. Hariyadi, N. Pambudiyatno, Sutardi, dan P.F. Dyan, “Karakteristik aerodinamika sayap airfoil NACA 43018 pada kondisi lepas landas dengan celah slat dan defleksi flap,” dalam Kemajuan Terkini dalam Teknik Mesin: Prosiding Terpilih ICOME 2021. Singapura: Springer Nature Singapore, hlm. 220–229, 2022.
10. S.H.S. Putro, S. Sutardi, W.A. Widodo, N. Pambudiyatno, dan I. Sonhaji, “Efek ukuran celah leading-edge pada sayap multi-elemen NACA 43018,” Review Internasional Teknik Aerospace, vol. 15, no. 12, hlm. 30–40, 2022.
11. N.J. Mulvany, L. Chen, J.Y. Tu, dan B. Anderson, “Evaluasi keadaan tunak model turbulensi RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) dua persamaan untuk simulasi aliran hidrodinamik bilangan Reynolds tinggi,” Departemen Pertahanan, Pemerintah Australia, Laboratorium Ilmu Platform DSTO, Australia, 2004.
12. S. Tobing, “Pembangkitan gaya angkat pada airfoil elips pada bilangan Reynolds 1000,” Jurnal Internasional Otomotif dan Teknik Mesin, vol. 16, no. 2, hlm. 6738–6752, 2019.
13. S. Jamei, A. Maimun, N. Azwadi, M.M. Tofa, S. Mansor, dan A. Priyanto, “Efek viskositas tanah pada struktur aliran 3D sayap kompon dalam efek tanah,” Jurnal Internasional Otomotif dan Teknik Mesin, vol. 9, hlm. 1550–1563, 2014.
14. S.S.P. Hariyadi, B. Junipitoyo, W.A. Widodo, I. Sonhaji dan F.D. Pertiwi, “Simulasi numerik menggunakan slat, slot, dan flap pada kondisi penerbangan stabil,” Kemajuan dalam Sains dan Teknologi, vol. 112, hlm. 22–31, 2022.
15. Z.T. Dayanti, S. Hariyadi, dan I.S. Rifdian, “Studi eksperimental karakteristik aliran fluida pada sayap airfoil NACA 43018 dengan generator vortex parabola menggunakan visualisasi aliran minyak,” dalam Prosiding Konferensi Internasional tentang Transportasi Maju, Teknik, dan Sains Terapan (ICATEAS 2022), Surabaya: Atlantis Press International BV, hlm. 52–69, 2023.
16. Y. Fujita dan M. Iima, “Kinerja aerodinamika model sayap capung yang bergerak impulsif: bagaimana gerakan vortex bekerja,” Jurnal Ilmu dan Teknologi Fluida, vol. 18, no. 1, hlm. JFST0013, 2023.
17. M. Hojaji, M.R. Soufivand, dan R. Lavimi, “Perbandingan eksperimental antara pola korugasi pangkal sayap dan ujung sayap capung pada bilangan Reynolds sangat rendah dan sudut serang tinggi,” Jurnal Mekanika Terapan dan Komputasi, vol. 8, no. 4, hlm. 1176–1185, 2022.
18. K.A. Kasim, P. Segard, S. Mat, S. Mansor, M.N. Dahalan, N.A.R.N. Mohd dkk., “Efek rasio maju baling-baling pada vortex leading-edge sayap delta UAV,” Jurnal Internasional Otomotif dan Teknik Mesin, vol. 16, no. 3, hlm. 6958–6970, 2019.
19. I. Madan, N. Tajudin, M. Said, S. Mat, N. Othman, M.A. Wahid dkk., “Pengaruh kontrol aliran aktif pada model sayap delta VFE-2 dengan tepi tumpul,” Jurnal Internasional Otomotif dan Teknik Mesin, vol. 18, no. 1, hlm. 8411–8422, 2021.
20. M. Said, M. Imai, S. Mat, M.N. Dahalan, S. Mansor, M.N.M. Nasir dkk., “Visualisasi aliran jumbai pada konfigurasi model sayap delta UTM-LST VFE-2 pada sudut serang tinggi,” Jurnal Internasional Otomotif dan Teknik Mesin, vol. 17, no. 3, hlm. 8214–8223, 2020.
21. S. Hariyadi Suranto Putro, B. Junipitoyo, N. Pambudiyatno, Sutardi, dan W. Aries Widodo, “Karakteristik aerodinamika aliran fluida pada sayap multi-elemen airfoil NACA 43018 dengan slat leading-edge dan plain flap,” Jurnal Ilmu dan Teknologi Teknik, vol. 1, no. 1, hlm. 36–50, 2023.
22. D.G. Urbano, G. Noventa, A. Ghidoni, dan A.M. Lezzi, “Model fluida dinamis semi-empiris dari mikro gripper vakum berdasarkan analisis CFD,” Sains Terapan, vol. 11, no. 16, hlm. 7482, 2021.