Gaya Angkat Pesawat

29 Mei

Gaya Angkat Pesawat Terbang

 

Sejarah Pesawat terbang
Pesawat terbang yang lebih berat dari udara diterbangkan pertama kali oleh Wright Bersaudara (Orville Wright dan Wilbur Wright) dengan menggunakan pesawat rancangan sendiri yang dinamakan Flyer yang diluncurkan pada tahun 1903 di Amerika Serikat. Selain Wright bersaudara, tercatat beberapa penemu pesawat lain yang menemukan pesawat terbang antara lain Samuel F Cody yang melakukan aksinya di lapangan Fanborough, Inggris tahun 1910. Setelah zaman Wright, pesawat terbang banyak mengalami modifikasi baik dari rancang bangun, bentuk dan mesin pesawat untuk memenuhi kebutuhan transportasi udara.

Gaya Angkat

Gaya angkat dihasilkan oleh permukaan sayap yang dirancang agar tekanan udara di atas permukaan lebih kecil daripada di bagian bawah. Sedangkan gaya maju bekerja agar pesawat tetap berada di udara. Gaya maju ini menarik pesawat ke arah depan. Gaya maju ini diperoleh dari putaran baling-baling mesin atau dorongan mesin jet. Jadi, gaya maju dan gaya angkat akan bekerja bersamaan untuk menarik pesawat ke arah depan dan meninggalkan darat.

Suatu pernyataan da Vinci yang begitu visioner adalah metode separasi. Sekitar 1500 tahun yang lalu da Vinci telah mengemukakan bahwa untuk bisa terbang cukuplah dilakukan dengan sayap tetap dan memberinya gaya dorong. Hal ini didasari dari hasil pengamatannya dari teknik burung untuk terbang. Menurutnya, sayap burung terdiri dari dua bagian yang memiliki fungsi masing-masing. Bagian pangkal sayap burung yang relatif tetap (fixed) berfungsi membangkitkan gaya angkat. Sedangkan bagian ujung sayap burung berfungsi untuk mengepak dan membangkitkan gaya dorong. Separasi gaya menjadi gaya angkat dan gaya dorong inilah yang sampai sekarang dipakai untuk menciptakan mesin terbang.

Lalu bagaimana pesawat udara dapat terbang? Adalah suatu yang salah jika kita berfikir bahwa mesin (engine) lah menyebabkan pesawat dapat terbang. Pada dasarnya, sayap lah yang memberi gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang, sedangkan engine hanya memberi gaya dorong (thrust) untuk bengerak maju. Jadi, kesimpulan mudahnya adalah bahwa pesawat udara (bukan pesawat antarikasa) dapat terbang karena memiliki sayap.

Pertanyaan selanjutnya, bagaimana gaya angkat (lift) dapat terbangkit di sayap? Secara mudah dapat dijelaskan bahwa gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.

Jadi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap (angel of attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang.

Ada 4 gaya yang bekerja pada pesawat udara selama penerbangan yaitu Gaya angkat ( LIFT) atau gaya keatas, Gaya berat ( WEIGHT ) atau gaya kebawah, selanjutnya Gaya maju ( THRUST ) serta Gaya kebelakang ( DRAG ). Dua gaya berikut dapat mudah dipahami. Gaya berat ( WEIGHT ) bekerja menarik benda kembali ke bumi, sebagai contoh apabila kita melemparkan batu ke atas maka akan jatuh. Selanjutnya apabila kita mengendarai sepeda, maka terasa hambatan dari depan.

Gaya lain yang bekerja pada pesawat selama diudara yaitu LIFT dan THRUST yang keduanya merupakan kunci untuk penerbangan. Gaya-gaya tersebut oleh para perancang pesawat diperhitungkan untuk mengatasi DRAG dan WEIGHT. Gaya angkat ( LIFT ) dihasilkan oleh permukaan sayap yang dirancang agar tekanan udara diatas permukaan lebih kecil dari bagiah bawah. Gaya-gaya lain yang bekerja untuk menjaga agar pesawat tetap berada di udara yaitu THRUST. Gaya ini menarik pesawat kearah depan, biasanya gaya ini diperoleh dari putaran baling-baling ( PROPELLER ) mesin atau dorongan mesin jet. Gaya maju ( THRUST ) dan gaya angkat ( LIFT ) akan bekerja bersamaan untuk menarik pesawat kearah depan dan meninggalkan darat.

Komponen-komponen yang terdapat dalam Pesawat Terbang

SAYAP
Sebuah pesawat terbang memberikan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang. Gaya angkat terjadi oleh aliran udara dari bagian depan di sekitar sayap. Kuncinya terletak pada bentuk dari sayap: yang melengkung pada bagian atas dan relatif rata pada bagian bawah. Ini artinya aliran udara yang melintas pada bagian atas berbeda dengan bagian bawah dari sayap.
Saat udara menerpa bagian atas sayap, menyebabkan aliran melintas menjauhi sayap.Karena bentuk lengkungan pada sayap pada bagian atas menyebabkan daerah tekanan rendah tercipta. Perbedaan tekanan bagian atas dan bagian bawah akan menciptakan gaya angkat pada sayap.

MESIN JET
Untuk bergerak ke depan melintasi udara pesawat terbang menggunakan daya dorong yang dihasilkan mesin. Hampir semua pesawat terbang komersial menggunakan mesin jet yang biasa disebut turbofans. Turbofans adalah salah satu dari keluarga mesin yang disebut mesin turbin gas.
Udara dingin dimasukan pada bagian depan dengan menggunakan sudu-sudu besar (biasanya berdiameter lebih dari 3 meter). Udara yang dimasukkan ke dalam mesin dan menekan ke luar dengan menghasilkan gaya dorong.
Udara mengalir melalui sudut-sudut pada mesin yang biasa disebut kompresor.Kompresor menekan udara dan mengalir ke ruang pembakaran dengan menaikan tekanannya terlebih dahulu.Di dalam ruang pembakaran, udara dicampur dengan bahan bakar kemudian dibakar menyebabkan letupan yang terkendali.Panas yang terjadi pada ruang pembakaran menyebabkan adanya ekspansi termal yang sangat cepat dan keluar ke bagian belakang mesin. Saat keluar dari ruang pembakaran udara panas melintasi turbin menghasilkan gaya dorong. Turbin yang terhubung akan berputar agar kompresor dapat bekerja memasukan udara dingin pada bagian depan, sehingga proses tersebut dapat dilakukan berulang-ulang secara kontinu.

PENGENDALI
Pada saat terbang pilot harus mengubah bentuk sayap agar pesawat dapat dikendalikan. Untuk melakukan ini dia memakai bagian sayap yang dapat digerakan yang biasa disebut permukaan control. Ini akan mengubah perggerakan udara yang melintas pada permukaan sayap dan juga mengubah arah penerbangan.
Untuk melakukan gerakan ke turun atau naik, tuas pilot menggerakan panel pada bagian ekor yang biasa disebut elevator. Jika tuas pilot digerakan ke belakang maka panel pada bagian depan elevator akan naik dan menyebabkan aliran udara menekan bagian ekor ke atas sehingga pesawat akan naik. Jika tuas pilot digerakan ke depan maka panel pada bagian depan elevator akan turun dan menyebabkan aliran udara menekan bagian ekor ke bawah sehingga pesawat akan turun.
Untuk menggerakan pesawat agar pesawat miring terhadap permukaan bumi, pilot menggerakan panel pada bagian ujung dari sayap yang disebut ailerons. Untuk tuas pilot ke kiri akan menggerakan ailerons bagian kiri ke atas akan menyebabkan sayap sebelah kiri turun. Pada saat yang sama, ailerons pada sayap kanan bergerak ke bawah menyebabkan sayap sebelah kanan ke atas. Kombinasi dua gaya akan menyebabkan gerakan bidang pesawat miring terhadap permukaan bumi. Demikian pula, untuk kasus tuas pilot digerakan ke kanan akan meggerakan pesawat miring ke kanan terhadap permukaan bumi.
Saat membelok, pilot juga menggunakan stabiliser vertikal pada bagian ekor pesawat.Saat belok ke kiri, stabiliser bergerak ke kiri.Bagian ekor ini berbentuk seperti sebuah sayap terletak pada vertikal terhadap bidang pesawat, yang dapat digerakan ke kanan dan ke kiri.Sehingga dapat membantu pembelokan pesawat ke kanan dan ke kiri.
Saat melakukan take off bagian flaps membuat daerah permukaan sayap lebh besar dan lebih lengkung, sehingga memberikan daya angkat lebih pada sayap.

STABILITAS PESAWAT ATAU MODEL
Stabilitas pesawat atau model adalah kemampuan untuk kembali ke posisi tertentu dalam suatu penerbangan ( setelah mendapat gangguan atau kondisi yang tidak normal ) . Pesawat atau model dapat menjadi stabil dalam keadaan tertentu dan tidak karena kondisi lainnya. Sebagai contoh suatu pesawat dapat stabil dalam keadaan terbang normal ( STRAIGHT and LEVEL ) tetapi menjadi tidak stabil dalam keadaan posisi terbang terbalik ( INVERTED FLIGHT ), demikian sebaliknya.
Seringkali terjadi kerancuan antara stabilitas dengan keseimbangan ( BALANCE ) atau Trim. Pengujian keseimbangan dan trim dilakukan agar pesawat dapat mencapai kondisi yang stabil yang berhubungan erat dengan faktor keselamatan.
Untuk seorang aeromodeller, bagaimanapun dengan tingkat kehatian-hatian yang sangat tinggi dan baik dalam membuat suatu model, hasil akhir yang telah diselesaikan harus selalu diuji ulang tingkat presisi dan akurasinya, dan berarti pengujian Keseimbangan dan Alignment dilaksanakan sebelum model diterbangkan . Hal ini harus diterapkan untuk semua jenis, khususnya model terbang bebas ( Free Flight Model – F1 Classes ).
Keseimbangan adalah hal yang paling penting, dan harus yang diperiksa pertama kali. Untuk model yang telah dipublikasikan atau model yang telah dijual dalam bentuk kit, biasanya titik keseimbangan ini diberi tanda dengan CG ( Centre of Gravity ).
Cara yang paling mudah dan umum dilakukan untuk menguji keseimbangan adalah dengan memberi tanda pada bagian bawah kedua ujung sayap yang segaris dengan titik berat juga pada bagian depan dan belakang dari badan pesawat, kemudian angkat pesawat pada titik-titik tersebut dengan ujung jari. Apabila keseimbangan model berada pada posisi Horizontal, berarti titik keseimbangannya benar. Apa bila tidak, maka harus ditambahkan beban atau yang populer dengan Ballast di bagian depan ( Nose ) atau ekor ( Tail ) suatu model .
Hal ini memiliki akurasi yang baik untuk berbagai tujuan, khususnya untuk model yang memiliki karatersitik perbedaan yang kecil dalam keseimbangan dan tidak merupakan hal yang kritis serta memiliki kondisi stabilitas yang dapat diatur ( Trim ). Untuk model yang memiliki ukuran yang lebih besar dan kebutuhan keseimbangan yang tinggi, hal tersebut tidak dapat diterapkan.
Perlu diingat juga bahwa pengujian keseimbangan harus dilakukan untuk model dalam keadaan lengkap ( semua bagian terpasang ) dan siap terbang, walaupun bahan bakar tidak termasuk yang dihitung dalam model yang menggunakan mesin. Paling tidak keadaan ini memenuhi persyaratan dan memberikan gambaran seutuhnya mengenai keseimbangan.
Umumnya model yang telah dibuat, posisi sayap ( WING ) dan horizontal stabilizer ( STABILO/ELEVATOR ) harus dicek. Saat ini kebanyakan modeller menggunakan pandangan ( SIGHTING by EYE ) untuk menentukan apakah posisi sayap dan stabilo membentuk sudut siku dengan badan pesawat ( FUSELAGE ), dianjurkan untuk menggunakan peralatan sebenarnya yang presisi dalam menentukan posisi tersebut.
Sebagai contoh dapat digunakan jarum pentul dan benang. Jarum tersebut diletakkan di bagian depan ( NOSE ) dan belakang ( TAIL ). Kemudian ditarik benang dari pin bagian depan ke ujung ( TIP ) kanan dan kiri stabilo. Untuk sayap, ditarik benang dari pin belakang ke ujung sayap ( WING TIP ) kiri dan kanan.
Melihat dari pesawat bagian belakang juga salah satu cara yang cukup efektif untuk menguji keseluruhan proses .Untuk memperbaiki kesalahan dalam apabila posisi sayap, badan dan bagian ekor tidak benar, maka yang pertama kali yang dilakukan cari yang salah. Pada kenyataannya apa bila terjadi kesalahan kecil pada sayap terhadap badan maka hal yang termudah adalah menyesuaikan posisi stabilo.
Pengujian terbang dan trim dilakukan agar suatu model dapat terbang mulus dan aman. Penyesuaian yang baik dari seluruh komponen pesawat di gunakan untuk mencapai hasil yang terbaik dari kinerja pesawat model, khususnya model yang dirancang untuk berprestasi tinggi. Hal ini membutuhkan perhatian khusus, pengalaman yang baik dan know-how tentang model yang dibuat.

AERODINAMIKA PESAWAT TERBANG
Pada prinsipnya, pada saat pesawat mengudara, terdapat 4 gaya utama yang bekerja pada pesawat, yakni gaya dorong (thrust T), hambat (drag D), angkat (lift L), dan berat pesawat (weight W). Pada saat pesawat sedang menjelajah (cruise) pada kecepatan dan ketinggian konstan, ke-4 gaya tersebut berada dalam kesetimbangan: T = D dan L = W. Sedangkan pada saat pesawat take off dan landing, terjadi akselerasi dan deselerasi yang dapat dijelaskan menggunakan Hukum II Newton (total gaya adalah sama dengan massa dikalikan dengan percepatan).
Pada saat take off, pesawat mengalami akselerasi dalam arah horizontal dan vertikal. Pada saat ini, L harus lebih besar dari W, demikian juga T lebih besar dari D. Dengan demikian diperlukan daya mesin yang besar pada saat take off. Gagal take off bisa disebabkan karena kurangnya daya mesin (karena berbagai hal: kerusakan mekanik, human error, gangguan eksternal, dsb), ataupun gangguan pada sistem kontrol pesawat.

Gaya Apung

29 Mei
Suatu gaya ke atas yang dihasilkan oleh suatualiran fluida terhadap sebuah benda yang dimasukkan atau terapung. Gaya apung dapat menyebabkan objek tetap terapung. Gaya Apung dan Prinsip Archimedes;Sepotong batu bata bila dimasukkan ke dalam air akan menyebabkan air itu dipindahkan tempatnya dan akan mengisi wadah yang lebih kecil.

            Sedangkan  aliran partikel-partikel fluida yang bergerak secara paralel (tidak saling memotong), atau aliran berlapis bisa dikatakan sebagai laminer. contohnya: aliran lambat dari cairan kental. Suatu aliran fluida (gas / cair) dapat berupa aliran laminer atau turbulen ditentukan (dihitung) berdasarkan angka Reynold (reynold number).ex: keadaan tanpa ada angin yang berhembus atau keadaan tenang) asap rokok yang mengalir naik keatas, pada bagian dekat rokok berupa aliran laminer.

 

                Kecepatan aliran yang relatif besar akan menghasilakan aliran yang tidak laminar melainkan komplek, lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara satu dengan yang lain adalah Turbulen. Sehingga didapatkan Ciri dari cairan turbulen: tidak adanya keteraturan dalam lintasan fluidanya, aliran banyak bercampur, kecepatan fluida tinggi, panjang skala aliran besar dan viskositasnya rendah.

 Karakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran, yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel partikel cairan di seluruh penampang aliran. Untuk membedakan aliran apakah turbulen atau laminer, terdapat suatu angka tidak bersatuan yang disebut Angka Reynold (Reynolds Number). Angka ini dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Re = (4 v R)/ϑ
Dimana:
Re = Angka Reynold (tanpa satuan)
V = Kecepatan rata-rata (ft/s atau m/s)
R = Jari-jari hydraulik (ft atau m)
ϑ = Viskositas kinematis, tersedia dalam tabel sifat

 

Contoh Soal Mekflu

29 Mei
  1. Kecepatan pada suatu medan aliran 2 dimensi diberikan oleh persamaan  

 

dimana kecepatan dalam ft/s, x, y, dan t dalam satuan feet dan sekon. Tentukan pernyataan yang mewakili  komponen percepatan lokal dan konvektif pada arah sumbu x dan y. Berapa besar dan arah kecepatan dan percepatan pada titik x = y = 2 ft pada waktu t = 0 ?

 

u = 2xt

v = -2yt

 

ax =                                                

 

ax (lokal) =  = 2x

 

ax (konvektif)=  = 4xt2

 

ay =

 

ax (lokal) =  = -2y

 

ax (konvektif)=  = 4yt2

 

untuk x=y=2ft dan t=0,

 

u = 0 dan v = 0 sehingga = 0

 

dan

 

ax= 4 ft/s2

ay= -4 ft/s2 , sehingga = 5.66 ft/s2

 

 

  1. Tentukan pernyataan untuk vorticity dari medan aliran yang dinyatakan sebagai berikut,

 

Apakah aliran irrotational ?

 

ωx = ½  = 0

 

ωy = ½  = 0

ωz = ½  = xy2

 

Karena ωz tidak bernilai nol, maka aliran tidak irrotational.

 

 

  1. Untuk setiap stream function berikut, dengan satuan m2/s, tentukan besar dan sudut  vektor kecepatan  terhadap sumbu x pada x = 1 m dan y = 2 m. Tunjukkan setiap titik stagnasi pada medan kecepatan.

 

 

            Pada stream function :

            u =    dan v = 

  1. u =  = x = 1 m/s      dan  v =   = -y= -2 m/s

sehingga :  =  = 2.24 m/s

tan θ = -2/1       θ = -63.40

 

  1. u =  = 1 m/s      dan  v =   = 4x= 4 m/s

sehingga :  =  = 4.12 m/s

tan θ = 4/1       θ = 76.00

 

  1. Stream function untuk medan aliran incompressible diberikan oleh persamaan

 

Dimana stream function memiliki satuan m2/s dengan x dan y dalam meter.

a)      Sket garis alir (streamline) yang melewati titik awal kooedinat

b)      Tentukan laju aliran melewati AB seperti terlihat pada gambar.

 

 

 

 

0 = 3x2y-y3

y = ±

sketsa aliran terlihat pada gambar :

 

 

 

 

 

            Q = ψB – ψA

                Pada B,            x= 0 y= 1m sehingga

ψB = 3(0)21-12 = -1 m3/s

Pada B,               x= 0 y= 1m sehingga

ψB = 3(0)21-12 = 0

Q = -1m3/s (tanda negatif menunjukkan aliran dari A ke B

CFD

29 Mei

Dinamika fluida komputasi, biasanya disingkat sebagai CFD (Computational Dynamics Fluid), adalah cabang dari mekanika fluida yang menggunakan metode numerik dan algoritma untuk memecahkan dan menganalisis masalah yang melibatkan dari aliran fluida tersebut. Pada analisis ini komputer digunakan untuk melakukan perhitungan yang diperlukan untuk mensimulasikan interaksi cairan dan gas dengan permukaan yang didefinisikan oleh kondisi batas, dengan kecepatan tinggi superkomputer, agar hasil analisis yang lebih baik dapat dicapai. Diberbagai penelitian yang sedang berlangsun, banyak menghasilkan perangkat lunak yang meningkatkan akurasi dan kecepatan skenario simulasi yang kompleks seperti mengalir transonik atau turbulen. Validasi awal dari perangkat lunak tersebut dilakukan menggunakan terowongan angin dengan validasi akhir datang dalam tes penerbangan.

Dasar fundamental dari hampir semua masalah CFD adalah persamaan Navier-Stokes, yang mendefinisikan aliran fluida satu fasa.Persamaan ini dapat disederhanakan dengan menghapus istilah yang menggambarkan viskositas untuk menghasilkan persamaan Euler.Penyederhanaan lebih lanjut, dengan menghapus istilah yang menggambarkan vortisitas menghasilkan persamaan potensi penuh.Akhirnya, persamaan ini dapat linierisasi untuk menghasilkan persamaan potensiallinierisasi.
Secara historis, metode pertama kali dikembangkan untuk memecahkan persamaan Potensi Linearized. Metode dua dimensi, dengan menggunakan transformasi konformal aliran sekitar silinder dengan aliran sekitar sebuah airfoil dikembangkan pada tahun 1930. Kekuatan komputer pengembangan serba tersedia tiga-dimensi metode. Makalah pertama pada metode tiga-dimensi praktis untuk memecahkan persamaan potensial linierisasi diterbitkan oleh John Hess dan AMO Smith dari Douglas Aircraft pada tahun 1967. Metode ini discretized permukaan geometri dengan panel, menimbulkan kelas ini program-program yang disebut Metode Panel.Metode mereka sendiri disederhanakan, dalam hal itu tidak termasuk aliran mengangkat dan karenanya terutama diterapkan untuk kapal lambung dan fuselages pesawat. Panel Kode mengangkat pertama (A230) telah dijelaskan dalam makalah yang ditulis oleh Paulus Rubbert dan Gary Saaris Pesawat Boeing pada tahun 1968. Dalam waktu, lebih maju tiga-dimensi Kode Panel dikembangkan di Boeing (PANAIR, A502), Lockheed (Quadpan), Douglas (HESS), McDonnell Aircraft (MACAERO), NASA (PMARC) dan Metode Analitis (WBAERO, USAERO dan VSAERO) . Beberapa (PANAIR, HESS dan MACAERO) adalah kode untuk tinggi, menggunakan distribusi agar lebih tinggi dari singularitas permukaan, sementara yang lain (Quadpan, PMARC, USAERO dan VSAERO) digunakan singularitas tunggal pada setiap panel permukaan. Keuntungan dari kode yang lebih rendah adalah bahwa mereka berlari lebih cepat pada komputer waktu. Hari ini, VSAERO telah berkembang menjadi kode multi-order dan merupakan program yang paling banyak digunakan dari kelas ini.Telah digunakan dalam pengembangan kapal selam banyak, kapal permukaan, mobil, helikopter, pesawat terbang, dan baru-baru turbin angin. Kode sister, USAERO merupakan metode panel goyah yang juga telah digunakan untuk pemodelan hal-hal seperti kereta api kecepatan tinggi dan yacht balap. Kode NASA PMARC dari versi awal VSAERO dan turunan dari PMARC, bernama CMARC, juga tersedia secara komersial.

 

Dalam dunia dua dimensi, sejumlah Kode Panel telah dikembangkan untuk analisis dan desain airfoil. Kode biasanya memiliki analisis lapisan batas disertakan, sehingga efek viskos dapat dimodelkan.Profesor Richard Eppler dari University of Stuttgart mengembangkan kode PROFIL, sebagian dengan pendanaan NASA, yang menjadi tersedia pada awal tahun 1980. Ini segera diikuti oleh kode XFOIL MIT Profesor Mark Drela itu. Kedua PROFIL dan XFOIL menggabungkan dua-dimensi kode panel, ditambah dengan kode batas lapisan untuk kerja analisis airfoil. PROFIL menggunakan metode transformasi konformal untuk desain airfoil invers, sementara XFOIL memiliki baik transformasi konformal dan metode panel terbalik untuk desain airfoil.

Langkah menengah antara Kode Panel dan kode Potensi Penuh adalah kode yang digunakan persamaan transonik Gangguan Kecil.Secara khusus, kode tiga-dimensi WIBCO, dikembangkan oleh Charlie Boppe Pesawat Grumman pada awal tahun 1980 telah melihat penggunaan berat.
Pengembang berpaling ke kode Potensi Penuh, sebagai metode panel tidak bisa menghitung aliran non-linier hadir pada kecepatan transonik. Gambaran pertama dari cara menggunakan persamaan Potensi Penuh diterbitkan oleh Earll Murman dan Julian Cole dari Boeing pada tahun 1970. Frances Bauer, Paul dan David Korn Garabedian dari Courant Institute di New York University (NYU) menulis serangkaian kode dua-dimensi Potensi Kendali airfoil yang banyak digunakan, yang paling penting yang bernama Program H. Sebuah pertumbuhan lebih lanjut Program H dikembangkan oleh Bob Melnik dan kelompoknya di Grumman Aerospace sebagai Grumfoil.Antony Jameson, awalnya di Grumman Aircraft dan Courant Institute of NYU, bekerja dengan David Caughey untuk mengembangkan kode tiga-dimensi penting Potensi Penuh FLO22 pada tahun 1975. Banyak kode Potensi Kendali muncul setelah ini, yang berpuncak pada (A633) kode Tranair Boeing, yang masih melihat penggunaan berat.
Langkah berikutnya adalah persamaan Euler, yang berjanji untuk memberikan solusi yang lebih akurat arus transonik. Metodologi yang digunakan oleh Jameson dalam tiga-dimensi kode FLO57 nya (1981) digunakan oleh orang lain untuk menghasilkan program-program seperti program TIM Lockheed dan program MGAERO IAI / Metode Analytical ‘. MGAERO adalah unik dalam menjadi kode jala terstruktur Cartesian, sementara sebagian besar kode-kode lain seperti penggunaan jaringan tubuh pas terstruktur (dengan pengecualian kode CART3D sangat sukses NASA, kode SPLITFLOW Lockheed dan Georgia Tech NASCART-GT) [3] Antony Jameson juga.mengembangkan kode tiga-dimensi Pesawat terbang (1985) yang memanfaatkan grid tetrahedral terstruktur.
Dalam dunia dua dimensi, Mark dan Michael Giles Drela, siswa pascasarjana di MIT, mengembangkan ISES Euler Program (sebenarnya suite program) untuk desain airfoil dan analisis. Kode ini pertama kali tersedia pada tahun 1986 dan telah dikembangkan lebih lanjut untuk merancang, menganalisis dan mengoptimalkan airfoil tunggal atau multi-elemen, sebagai program UMK. UMK melihat luas digunakan di seluruh dunia. Sebuah turunan dari UMK, untuk desain dan analisis airfoil dalam kaskade, adalah Mises, dikembangkan oleh Harold “Guppy” Youngren ketika dia menjadi mahasiswa pascasarjana di MIT.
Navier-Stokes persamaan adalah target utama pengembang. Kode dua-dimensi, seperti kode ARC2D NASA Ames ‘pertama kali muncul.Sejumlah tiga-dimensi kode dikembangkan (ARC3D, overflow, CFL3D tiga sukses NASA kontribusi), menyebabkan paket komersial banyak.

Video

simulasi CFD

29 Mei

Teorema Transport Reynolds

28 Mei

Penjelasan dari teorema transport reynolds adalah suatu teorema yang membahas hubungan antara pendekatan sistem (Lagrangian approach) yang biasa digunakan secara umum dalam ilmu eksak dengan pendekatan sistem kontrol volume (Eulerian Approach) yang sering digunakan dalam bidang mekanika fluida. Teorema ini ditemukan oleh seorang ahli dinamika fluida dari Inggris yang bernama “Osborne Reynolds“.

Pendekatan sistem sendiri adalah pendekatan yang lebih memfokuskan terhadap beberapa hal yang telah membentuk suatu mekanisme, sehingga perubahan sifatnya perlu diperhatikan.

Dalam mekanika fluida, pendekatan sistem ini sering disebut pendekatan Lagrangian (Lagrangian approach). Sedangkan, pendekatan kontrol volume adalah pendekatan yang paling sering dilakukan dalam mekanika fluida, dimana pengamat lebih fokus terhadap zat-zat apa saja yang berada dalam volume kontrol saat itu. Volume kontrol sendiri adalah batasan volume dari benda yang sedang kita amati.

Pembahasan Soal

28 Mei

Berikut adalah pembahasan pembahasan soal yang dilakukan oleh tiap kelompok pada saat kelas Mekflu

Pembahasan  kelompok 10, soal 8.18

Suatu fluida mengalir melalui pipa horizontal berdiameter 0,1 in. Apabila bilangan Reynoldsnya 1500, kerugian head sepanjang 20 ft pipa adalah 6,4 ft. Tentukan kecepatan fluida

Image

Pembahasan  kelompok 11, soal 8.30

Air mengalir melalui pipa horizontal berdiameter 6 in dengan laju aliran 20 cfs dan penurunan tekanan sebesar 4,2 psi untuk setiap 100 ft panjang pipa. Tentukan faktor gesekannya.

Image
Pembahasan  kelompok 9, soal 8.20

Minyak (berat spesifik = 8900 Nm3, viskositas = 0,01 N.s/m2) mengalir melalui sebuah tabung horizontal berdiameter 23 mm seperti yang ditunjukan pada gambar. Sebuah manometer tabung U digunakan untuk mengukur penurunan tekanan sepanjang tabung. Tentukan kisaran dari nilai h agar alirannya laminar.

Image

Image

Image

Image

Image

Persamaan Bernoulli adalah persamaan yg sering digunakan pada sebuah masalah mekanika fluida yang alirannya mengalir, sebagai contoh misalnya seperti soal pada tabung dan manometer (soal di atas). Persamaan Bernoulli bisa juga digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang lainnya contohnya pada gaya angkat pesawat, tabung pitot, pipa venturimeter dan lain sebagainya selama fluida di dalanmnya mengalir dan bergerak. Persamaan Bernoulli ternyata mempunyai kemiripan dengan persamaan energy, yaitu kedua persamaan tersebut sama-sama konstan.

Image

Dalam mengerjakan soal di atas kita sebenarnya hanya perlu melakukan penurunan persamaan Bernoulli tersebut karena persamaaan energy tidak dapat digunakan pada soal tersebut.

Image

Karena besarnya massa pada soal tersebut tidak diperhitungkan maka 1/2mV12 dan 1/2mV22 dapat dicoret sehingga persamaan tersebut menjadi

P1 + γ1h1 = P2 + γ2h2

Akan tetapi jika dilihat pada permasalahan soal tersebut, pada komponen 2 sebenarnya berbeda dengan persamaan di atas. Oleh karena itu persamaannya menjadi :

PA + γ1h1 = PB + γ1h2 + γ2h

PA – PB = γ1h2 – γ1(h+h2) + γ2h

PA – PB = – γ1 + γ2h2

ΔP = h (-γ1+ γ2)

Pembahasan  kelompok 6 dan 12, soal 8.4

Udara bersuhu 100oF mengalir pada tekanan atmosfer standar di dalam sebuah pipa dengan laju atmosfer 0,08 lb/s. Tentukan diameter maksimum pipa yang diizinkan jika alirannya turbulen.

Diketahui :

T = 100oF

V = 0,08 lb/s

Ditanya: D ?

Jawab :

Image
Pembahasan  kelompok 13, soal 9.6

Sebuah perahu kayak yang panjangnya 17 ft bergerak dengan kecepatan 5 ft/s. Apakah sebuah aliran jenis lapisan batas akan terbentuk sepanjang sisi-sisi perahu tersebut? Jelaskan !

Jawab :

Boundary layer adalah suatu lapisan pembatas fluida yang tidak terlihat tetapi dapat digunakan sebagai konsep untuk mempermudah perhitungan mekanika fluida. Boundary layer membagi-bagi wilayah viskos dan nonviskos.

Boundary layer akan terjadi jika bilangan Reynolds pada fluida tersebut mencapai nilai di atas 1000. Pada soal ini fluida yang ada bersifat viskos berada di dalam boundary layer. Hal ini terjadi karena adanya gesekan antara perahu nelayan dengan fluida, sehingga fluida yang ada di sekitar perahu nelayan akan bersifat viskos dan memiliki tegangan permukaan, sedangkan yang nonviskos tidak mempunyai tegangan permukaan.

Image

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa pada aliran tersebut terbentuk boundary layer karena bilangan Reynolds yang diperoleh lebih besar dari 1000