Effect of NACA0012 Airfoil Pitching Oscillation on Flow Past a Cylinder

Abstrak-Salah satu fenomena yang sedang diteliti saat ini adalah aliran fluida yang melintasi susunan bluff body berbentuk silinder. Konsep boundary layer yang ditemukan oleh Ludwig Prandtl pada tahun 1904 menjadi dasar berkembangnya para peneliti melakukan analisis dan kajian mengenai topik bluff body tersebut. Penerapan bluff body pada umumnya menggunakan geometri berupa bentuk sirkular atau elips. Dalam penelitian Ludwig Prandtl, boundary layer yang terbentuk di sekitar aliran fluida dekat permukaan menyebabkan gesekan yang signifikan. Contoh pengaplikasian dalam kehidupan sehari-hari meliputi aerodinamika yakni seperti pada pesawat terbang, hidrodinamika yakni seperti aliran pada di dalam atau di luar pipa saluran air atau heat exchanger, dan sebagainya. Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, hasilnya menunjukkan bahwa adanya gaya hambat yang timbul pada aliran tersebut, maka dari itu dilakukan penelitian dengan metode numerik untuk mengurangi gaya hambat pada silinder sirkular dengan penambahan airfoil di belakang silinder sirkular. Penelitian dilakukan dengan software Fluent 2021 R2 menggunakan diameter silinder sirkular, D = 36 mm dan chord length (c) sama sebesar 36 mm. Bilangan Reynolds sebesar, Re = 2.01x10 4 . Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah variasi jenis airfoil (NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024) dengan variasi jarak dari trailing edge silinder sirkular utama terhadap leading edge airfoil (S/D = 1). Untuk penelitian secara numerik menggunakan solver dua dimensi (2D) unsteady flow dengan turbulance viscous model k-ω Shear stress transport. Dari hasil simulasi diperoleh bahwa adanya penambahan airfoil di belakang silinder sirkular dapat mereduksi koefisien drag (𝐂 𝐃 ). Didapatkan reduksi koefisien drag (𝐂 𝐃 ) paling efektif dihasilkan pada konfigurasi NACA 0012 sebesar 18,5%. Sedangkan reduksi koefisien drag (𝐂 𝐃 ) terendah dihasilkan pada konfigurasi NACA 0024 sebesar 16,5%.

Section: Pendahuluanunclassified

Studi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular dengan Penempatan Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 di Belakang Silinder

Hutagalung,

Widodo

2024

“…Kemudian terdapat juga R. Han, et.al. (2021) melakukan penelitian pada silinder sirkular tunggal berdiameter 100 mm dengan penambahan airfoil NACA0012 pada Re = 5000 [5]. Chord length airfoil terhadap diameter silinder bernilai 1 dengan variasi jarak (x/D = 1; 1.5; 1.75; 2.5).…”

Section: Pendahuluanunclassified

Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan Bodi Pengganggu Berupa Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 di Belakang Silinder Sirkular Utama

Akbar,

Widodo

2023

Abstrak-Mekanika fluida merupakan salah satu ilmu pengetahuan yang dekat dengan manusia. Karena adanya perhitungan yang sering dilakukan guna mengetahui karakteristik aliran. Salah satunya adalah karakteristik aliran fluida melewati sebuah silinder sirkular yang merupakan salah satu jenis dari bluff body. Bluff body dapat menghasilkan wake yang besar, dimana wake tersebut mampu membentuk gaya drag yang besar juga. Maka dari itu perlu adanya pengurangan gaya drag yang terjadi dengan cara penambahan bodi pengganggu. Penelitian ini membahas tentang pengaruh penambahan bodi pengganggu pada sebuah silinder sirkular yang tersusun tandem. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan sub-sonic wind tunnel berpenampang octagonal. Benda uji yang digunakan berupa silinder sirkular dengan diameter D = 36 mm dengan menggunakan dosi pengganggu NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024 berdiameter c = 36 mm di sisi belakang silinder upstream. Pengukuran pada penelitian ini menggunakan pitot static tube, wall-pressure tap dan inclined manometer. Pengujian ini dilakukan dengan variasi jarak antara silinder utama dengan rasio S/D = 0,2 hingga 1,4 dengan menggunakan bilangan Reynolds (Re = 2,01x10 4 ) untuk mendapatkan coefficient pressure (Cp), Coefficient Drag Pressure (CDP) yang lebih optimal dengan menggunakan jarak rasio yang berbeda pada jarak (S/D) serta dapat menghitung Coefficient Lift Pressure (CLP). Hasil yang diperoleh dari penambahan bodi pengganggu airfoil NACA 0024 pada jarak (S/D) 0,2 dapat mereduksi koefisien drag pressure (CDP) paling efektif sebesar 16%. Sedangkan reduksi koefisien drag pressure (CDP) terendah terjadi pada silinder dengan penambahan bodi pengganggu berupa airfoil NACA 0012 pada jarak (S/D) 1,4 sebesar 9%. Pada penambahan bodi pengganggu berupa airfoil NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024 pada seluruh variasi jarak didapat reduksi sebesar 44%, 48% dan 54%. Reduksi gaya drag paling efektif pada variasi penambahan bodi pengganggu dengan airfoil NACA 0024.

“…Didapatkan bahwa primary vortex dapat mengakibatkan penurunan yang signifikan pada koefisien drag dengan konfigurasi tandem. Reduksi koefisien drag maksimal terjadi pada X/D =1.6 dapat mencapai lebih dari 50% [5].…”

Section: Pendahuluanunclassified

Studi Eksperimental Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular Tunggal dengan Penambahan Airfoil NACA0012; NACA0018; NACA0024 di Belakang Silinder Sirkular Utama pada Jarak Longitudinal (S/D) 1.6

Hafizah,

Widodo

2023

Ilmu mekanika fluida merupakan salah satu ilmu pengetahuan yang fenomenanya kerap berkaitan dengan kehidupan manusia. Salah satunya fenomena aliran fluida melintasi suatu bluff body. Dalam aplikasi engineering fenomena ini memegang peranan penting seperti pada konstruksi pipa bawah laut, jembatan, dan tube pada heat exchanger. Bluff body dapat menghasilkan wake yang besar, salah satunya adalah silinder. Silinder memilki profil geometri yang bersifat strong adverse pressure yang menghasilkan wake yang besar sehingga berdampak pada dihasilkannya gaya hambat (drag) yang besar pada silinder. Oleh karena itu perlu untuk dilakukan pengurangan gaya hambat pada silinder dengan penambahan bodi pengganggu atau biasa disebut dengan metode passive flow control. Eksperimental ini dilakukan pada sub-sonic wind tunnel berdimensi (H = 200 mm; W = 200 mm; L = 2000 mm), silinder sirkular utama berdiameter (D = 36 mm) dengan penambahan airfoil dengan chord length (c = 36 mm). Variasi simetris airfoil (NACA0012, NACA0018, NACA0024) dengan variasi jarak longitudinal (S/D) 1.6 pada bilangan Reynolds 2.01 x 𝟏𝟎 𝟒 . Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan penambahan airfoil di belakang silinder sirkular tunggal mampu mereduksi gaya drag yang bekerja pada silinder sirkular utama. Reduksi gaya drag ini diindikasikan oleh penurunan koefisien drag pressure ( 𝑪𝑫𝑷) pada silinder sirkular utama. Pada eksperimen ini, didapatkan reduksi koefisien drag pressure ( 𝑪𝑫𝑷) paling optimal terjadi pada konfigurasi dengan airfoil NACA0024 pada jarak longitudinal (S/D) 1.6 dengan reduksi sebesar 13%.