Aerodynamics section wing tunnel

Praktikum Aerodinamika 2011

AERODYNAMICS

Aerodinamic adalah ilmu yang mempelajari tentang hal-hal yang berhubugan
dengan pergerakan udara.
Meliputi;
Gaya-gaya aerodinamika
Tekanan udara
Beban pada struktur pesawat udara

Kecepatan di luar angkasa > angkasa/aeronautik
Karena tidak ada udara sebagai hambatan pesawat terbang.
Di bumi kec. Jelajah max 1000 km/jam
Di luar angkasa kec. Jelajah max 100.000 km/jam

Karakteristik udara dikaji berdasarkan ketinggian dari permukaan laut (Standard
Sea level).
Karakteristik udara standar muka laut (Sea Level Standard Atmosphere)
Densitas 1.225 kg/m2
Tekanan 100.000 N/m2
Temperatur 15 °C
15 °C ini adalah udara yang belum menyentuh per-mukaan
tanah
Udara terdiri atas
Oksigen (O2) 21 %
Nitrogen (N2) 78 %
Gas lain (CO2,NO2) 1%
Udara terdapat disekeliling bumi hingga 50.000 ft. Karakteristik udara yang perlu
diketahui
Densitas (kg/m2)
Tekanan (N/m2)
Temperatur (C)
Kelembaban (%)

Temperatur
Temperatur udara dipermukaan laut dianggap sama di seluruh dunia yaitu 15°C.
Setiap kenaikan 1000 ft, suhu uadra naik 2°C.

T(h) = 15 – 2(h/1000)
T = Suhu (°C)
h = ketinggian dari permukaan laut (ft)

1


Tekanan
Tekanan adalah gaya per satuan luas
Satuannya N/m2 atau Psi = lbf/Inch2
Tekanan dipermukaan laut dianggap sama
di seluruh dunia 101 Pa = atm = 14,7 Psi
setiap kenaikan 17.500 ft tekanan udara menjadi setengahnya.

P(h) = Psi x 0,5(h/17.500)
P = Tekanan (Psi)
Psi = 101 kPa

Densitas
Densitas adalah massa udara per volume
Satuannya kg/m3
Densitas dianggap sama di seluruh dunia 1.225 kg/m3
setiap kenaikan 22.000 ft densitas udara menjadi setengahnya.

ρ(h) = Psi x 0,5(h/22.000)
ρ = Densitas udara kg/m3
Psi = 1.225 kg/m3

2


BAB I
PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang
Pada eksperimen ini akan dilakukan pengukuran gaya angkat (Lift), Gaya
Hambat (Drag), dan ∆h untuk mencari Kecepatan Udara (v), Koefisien Lift
(CL)dan Koefisien Drag (CD). Gaya hambat dihitung dengan mengukur
kehilangan momentum aliran udara setelah melewati aerofoil. Dalam proses
perhitungan gaya hambat ini dapat dilihat distribusi kecepatan alirann udara
ulakan dibelakang aerofoil. Gaya angkat diperkirakan dengan menghitung gaya
normal yang muncul karena perbedaan tekanan antara permukaan bawah aerofoil
dengan permukaan atas aerofoil. Dalam proses perhitungan gaya angkat ini dapat
dilihat pengaruh sudut serang (angle of attack) pada distribusi tekanan statik.

I.2 Dasar Teori
A. Gaya Angkat
Gaya angkat (lift) adalah gaya yang dapat mengakibatkan pesawat dapat
terangkat ke atas karena pebedaan tekanan dan kecepatan aliran udara pada upper
chamber dan lower chamber. Dalam teori gaya angkat ini berlaku hukum Bernouli
yang berbunyi “ Suatu fluida yang melewati pipa venturi pada pipa yang
berdiameter lebih kecil apabila kecepatannya naik maka tekanannya turun,
sebaliknya kecepatan turun maka tekanan akan naik pada pipa yang berdiameter
lebih besar. Kemudian prinsip ini dijadikan dasar untuk membuat suatu bentuk
airfoil.
Berdasarkan hukum Bernoulli maka Tekanan di upper surface (P1) < Tekanan
di lower surface (P2), sehingga menghasilkan gaya angkat (lift).
Persamaan umum Gaya Angkat

3


Dari persamaan di atas kita bisa mencari nilai koefisien lift.

B. Gaya Hambat
Gaya hambat adalah gaya yang sejajar dengan aliran udara, dan berlawanan
arah dengan laju pesawat terbang sehingga gaya ini menghambat laju pesawat
terbang.
Persamaan umum gaya tahan,

Dari persamaan di atas kita bisa mencari nilai koefisien drag.

I.3 Materi Metode
Peralatan eksperimen
1. Terowongan Angin (Wind Tunel)
Dalam eksperimen ini menggunakan terowongan angin terbuka dengan luas
seksi uji 400 mm x 400 mm. Pada wind tunnel ini terdapat pitot tube yang
berfungsi untuk menyalurkan aliran udara ke indikator. Indikator tekanan atau
manometer digunakan untuk membaca perbedaan ketinggian ∆h yang disebabkan
perbedaan tekanan. Dari perbedaan ketinggian ini dapat diperoleh kecepatan
aliran bebas, yaitu:

Dengan,

g = 9,8065 m/s2

4


Gambar Terowongan Angin

2. Model Aerofoil
Dalam eksperimen ini akan digunakan model aerofoil NACA 63518 dengan
panjang chord 185 mm dan bentang 200 mm.

3. Barometer, Thermometer, dan Hygrometer
Untuk menentukan kerapatan dan viskositas udara dalam ruang pengujian
diperlukan data tekanan, temperatur dan kelembaban ruangan. Barometer
digunakan untuk mengukur tekanan, termometer digunakan untuk mengukur
terperatur dan hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban. Untuk
memperkirakan kerapatan dan viskositas udara dapat menggunakan persamaan
berikut:
- Kerapatan udara, ρ

5


dengan
P = tekanan ruang (N/m2 or Pascal)
T = temperatur ruang (K°)
α = kelembaban ruang (%)

- Viscositas, μ
viscositas dihitung menggunakan hukum Sutherland :

Dengan
μ0 = 1.7894 x 10-5 kg/ms pada sea level
T0 = 288.16 °K

4. Prosedur Eksperimen
1. Membaca temperatur, mencari tekanan, viscositas dan kelembaban
ruang seksi uji.
2. Memasang model aerofoil pada seksi uji dengan sudut serang nol.
3. Kalibrasi timbangan uji
4. Menjalankan wind tunnel dengan frekuensi yang telah ditentukan.
5. Mengukur perbedaan ketinggian (∆h) untuk memperoleh kecepatan
aliran bebas.
6. ulangi langkah 4 -5 untuk angle of attack 5°, 10°, dan 12,5°.

6


BAB II
PEMBAHASAN

2.1 Data PraktikumPengujian Bola(Ball), Plat(Flate), Kerucut(Cone)

Gambar Kerucut

Gambar Bola

7


Gambar Plat

2.1.1 Data Kondisi Lingkugan Praktikum
Temperatur (T) : 25,5° C = 298,5 °K
Kelembaban (%) : 86 %
Ketinggian tempat (h) : 730 m = 2395.13 ft
Tekanan Udara (P) : 1007,6 mBar = 1,0076 Kg/cm2
= 9,8 x 1,0076 x 10000
= 98744,8 N/m2 (Pa)

2.1.2 Kerapatan dan Viscositas udara
 Kerapatan Udara

8


Viscositas Udara

9


2.1.3 Tabulasi Data Hasil Pengujian Plat (Flate)

∆h V
No Frekuensi (Hz) D (N) S = p x l (m2) CD
(m) (m/s)

1 10 Hz 0,004 m 8,09 m/s 0,63 N 0,0165 m2 0,9

2 15 Hz 0,006 m 9,9 m/s 1,71 N 0,0165 m2 1,8

3 20 Hz 0,01 m 12,8 m/s 3,09 N 0,0165 m2 1,9

10


2.1.4 Analisis Data Pengujian Plat (Flate)
Panjang = 30 cm = 0,3 m
Lebar = 5,5 cm = 0,055 m
Panjang x Lebar = 0,3m x 0,055m = 0,0165 m2
a. Frekuensi 10 Hz





11


b. Frekuensi 15





12


c. Frekuensi 20





13


CD
2
1.8
1.6
1.4
1.2
Cd

1
0.8
0.6 CD
0.4
0.2
0
8,09 m/s 9,9 m/s 12,8 m/s
V m/s

Gambar Grafik Pengujian Plat V (kecepatan) terhadap CD (Coeffisien Drag)

14


2.1.5 Tabulasi Data Pengujian Bola (Ball)

∆h V
No Frekuensi (Hz) D (N) S = d2/4 (m2) CD
(m) (m/s)

1 10 Hz 0,003 m 7,01 m/s 0,09 N 5,7 x 10-3 m2 0,54

2 15 Hz 0,007 m 10,7 m/s 0,18 N 5,7 x 10-3 m2 0,46

3 20 Hz 0,01 m 12,8 m/s 0,3 N 5,7 x 10-3 m2 0,54

15


2.1.6 Analisis Data Pengujian Bola (Ball)
Diameter Bola = 8,5 cm = 0,085 m

a. Frekuensi 10 Hz





16


b. Frekuensi 15





17


c. Frekuensi 20





18


CD
0.56
0.54
0.52
0.5
Cd

0.48
0.46 CD

0.44
0.42
7,01 m/s 10,7 m/s 12,8 m/s
V m/s

Gambar Grafik Pengujian Plat V (kecepatan) terhadap CD (Coeffisien Drag)

19


2.1.7 Tabulasi Data Pengujian Kerucut (Cone)

∆h V
No Frekuensi (Hz) D (N) S = d2/4(m2) CD
(m) (m/s)

1 10 Hz 0,004 m 8,09 m/s 0,15 N 7,85 x 10-3 m2 0,5

2 15 Hz 0,009 m 12,2 m/s 0,33 N 7,85 x 10-3 m2 0,5

3 20 Hz 0,014 m 15,2 m/s 0,66 N 7,85 x 10-3 m2 0,6

20


2.1.8 Analisis Data Pengujian Kerucut (Cone)
Diameter Bola = 10 cm = 0,1 m

a. Frekuensi 10 Hz



21




b. Frekuensi 15



22




c. Frekuensi 20



23




CD
0.7
0.6 0.6
0.5 0.5 0.5
0.4
Cd

0.3
0.2 CD

0.1
0
8,09 m/s 12,2 m/s 15,2 m/s
V m/s

Gambar Grafik Pengujian Plat V (kecepatan)
terhadap CD (Coeffisien Drag)

24


2.2 Data Praktikum Pengujian Wing dan Wing Flap

Gambar Wing Non Flap

Temperatur (T) : 27,5° C = 300,5 °K
Tekanan Udara (P) : 1008 mBar = 1,008 Kg/cm2
= 9,8 x 1,008 x 10000
= 98784 N/m2 (Pa)

 Kerapatan Udara

25


 Viscositas Udara

26


2.2.3 Tabulasi Data Pengujian Wing Non Flap

Frekuensi
(Hz)
Lift Drag Lift Drag Lift Drag
(m) (m) (m)
(N) (N) (N) (N) (N) (N)

10 Hz 0,004 m 0,3 N 0,09 N 0,004 m 0,4 N 0,12 N 0,004 m 0,6 N 0,15 N

15 Hz 0,008 m 0,8 N 0,15 N 0,008 m 1N 0,24 N 0,008 m 1,5 N 0,36 N

20 Hz 0,013 m 1,6 N 0,33 N 0,013 m 2N 0,42 N 0,013 m 3N 0,66 N

27


Tabel 2 Coeffisien Lift

F
(Hz)
Lift Lift Lift

10 Hz 0,004 m 0,3 N 0,2 0,004 m 0,4 N 0,3 0,004 m 0,6 N 0,4

15 Hz 0,008 m 0,8 N 0,3 0,008 m 1N 0,4 0,008 m 1,5 N 0,5

20 Hz 0,013 m 1,6 N 0,4 0,013 m 2N 0,5 0,013 m 3N 0,6

0,3 0,4 0,5

28


Tabel 3 Coeffisien Drag

F
(Hz)
Drag Drag Drag

10 Hz 0,004 m 0,09 N 0,1 0,004 m 0,12 N 0,1 0,004 m 0,15 N 0,1

15 Hz 0,008 m 0,15 N 0,1 0,008 m 0,24 N 0,1 0,008 m 0,36 N 0,1

20 Hz 0,013 m 0,33 N 0,1 0,013 m 0,42 N 0,1 0,013 m 0,66 N 0,1

0,1 0,1 0,1

29


2.2.4 Analisis Data Pengujian Wing non Flap
Panjang Penampang Sayap = 20 cm = 0,2 m
Panjang Chord Sayap = 18,5 cm = 0,185 m

a. Frekuensi 10 Hz



30






b. Frekuensi 10



31






32


c. Frekuensi 10





33




d. Frekuensi 15



34






e. Frekuensi 15



35






36


f. Frekuensi 15





37




g. Frekuensi 15



38






h. Frekuensi 20



39






40


i. Frekuensi 20





41




j. Frekuensi 20



42






43


Cl
0.6
0.5
0.4
CL

0.3
0.2 Cl
0.1
0
5 7.5 12.5
α

Gambar Grafik terhadap Cl Wing Non Flap

CD
0.12
0.1
0.08
Cd

0.06
0.04 CD
0.02
0
5 7.5 12.5
α

Gambar Grafik terhadap Cd Wing Non Flap

44


CL/Cd

CL/CD
6

5

4
Cl/Cd

3

2 CL/CD
1

0
5 7.5 12.5
α

Gambar Grafik terhadap Cl/Cd Wing Non Flap

45


2.3 Data Praktikum Pengujian Wing With Flap
Temperatur (T) : 27,5° C = 300,5 °K
= 9,8 x 1,008 x 10000
= 98784 N/m2 (Pa)

 Kerapatan Udara

46



47


2.3.3 Tabulasi Data Pengujian Wing With Flap

Frekuensi
(Hz)
Lift Drag Lift Drag Lift Drag
(m) (m) (m)
(N) (N) (N) (N) (N) (N)

10 Hz 0,004 m 0,4 N 0,09 N 0,004 m 0,6 N 0,15 N 0,004 m 0,8 N 0,21 N

15 Hz 0,009 m 1N 0,27 N 0,009 m 1,5 N 0,39 N 0,009 m 2,1 N 0,57 N

20 Hz 0,015 m 1,7 N 0,48 N 0,015 m 2,8 N 0,69 N 0,015 m 4N 0,93 N

48


Tabel 2 Coeffisien Lift

F
(Hz)
Lift Lift Lift

10 Hz 0,004 m 0,4 N 0,3 0,004 m 0,6 N 0,4 0,004 m 0,8 N 0,6

15 Hz 0,009 m 1N 0,3 0,009 m 1,5 N 0,5 0,009 m 2,1 N 0,6

20 Hz 0,015 m 1,7 N 0,3 0,015 m 2,8 N 0,5 0,015 m 4N 0,7

0,3 0,4 0,6

49


Tabel 3 Coeffisien Drag

F
(Hz)
Drag Drag Drag

10 Hz 0,004 m 0,09 N 0,1 0,004 m 0,15 N 0,1 0,004 m 0,21 N 0,1

15 Hz 0,009 m 0,27 N 0,1 0,009 m 0,39 N 0,1 0,009 m 0,57 N 0,1

20 Hz 0,015 m 0,48 N 0,1 0,015 m 0,69 N 0,1 0,015 m 0,93 N 0,1

0,1 0,1 0,1

50


2.3.4 Analisis Data Pengujian Wing with Flap

a. Frekuensi 10 Hz



51






b. Frekuensi 10 Hz



52






53


c. Frekuensi 10 Hz





54




d. Frekuensi 15 Hz



55






e. Frekuensi 15 Hz



56






57


f. Frekuensi 15 Hz





58




g. Frekuensi 20 Hz



59






60


h. Frekuensi 20 Hz





61




i. Frekuensi 20 Hz



62






63


Cl
0.7
0.6
0.5
0.4
CL

0.3
0.2 Cl

0.1
0
0 derajat 5 derajat 10 derajat
α

Gambar Grafik terhadap Cl Wing With Flap

Cd
0.12

0.1

0.08
Cd

0.06

0.04 Cd
0.02

0
α

Gambar Grafik terhadap Cd Wing With Flap

64


CL/Cd

Cl/Cd
7
6
5
4
Cl/Cd

3
2 Cl/Cd

1
0
α

Gambar Grafik terhadap Cl/Cd Wing With Flap

65


2.4 Data Praktikum Pengujian Wing

Temperatur (T) : 27,5° C = 300,5 °K
Kelembaban (%) : 75,5 %
= 9,8 x 1,008 x 10000
= 98784 N/m2 (Pa)

 Kerapatan Udara

66



67


2.4.3 Tabulasi Data Pengujian Wing

Frekuensi (Hz)

(m) Lift (N) Drag (N) Cl Cd

10 Hz 0,004 m 0,7 N 0,12 N 0,2 0,1

15 Hz 0,009 m 3,6 N 0,18 N 0,5 0,1

20 Hz 0,014 m 8,5 N 0,66 N 0,9 0,2

0,5 0,1

68


Tabel 2

Frekuensi (Hz)


10 Hz 0,003 m 2N 0,15 N 0,9 0,1

15 Hz 0,007 m 5,8 N 0,33 N 1,1 0,1

20 Hz 0,012 m 9,7 N 0,6 1,1 0,1

1,0 0,1

69


Tabel 3

Frekuensi (Hz)


10 Hz 0,003 m 2,2 N 0,15 N 1,0 0,1

15 Hz 0,007 m 6,2 N 0,45 N 1,2 0,1

20 Hz 0,012 m 10 N 0,99 N 1,1 0,1

1,1 0,1

70


Tabel 4

Frekuensi (Hz)


10 Hz 0,003 m 2,5 N 0,3 N 1,2 0,1

15 Hz 0,007 m 6N 1,2 N 1,2 0,2

20 Hz 0,012 m 11 N 1,83 N 1,2 0,2

1,2 0,2

71


2.4.4 Analisis Data Pengujian Wing

a. Frekuensi 10 Hz



72






b. Frekuensi 10 Hz



73






74


c. Frekuensi 10 Hz





75




d. Frekuensi 10 Hz



76






e. Frekuensi 15 Hz



77






78


f. Frekuensi 15 Hz





79




g. Frekuensi 15 Hz



80






h. Frekuensi 15 Hz

81








82


i. Frekuensi 20 Hz



83






j. Frekuensi 20 Hz



84






85


k. Frekuensi 20 Hz





86




l. Frekuensi 20 Hz



87






88


Cl
1.4
1.2
1
0.8
Cl

0.6
0.4 Cl

0.2
0
0 derajat 5 derajat 10 derajat 12,5 derajat
α

Gambar Grafil terhadap CL

Cd
0.25

0.2

0.15
Cd

0.1
Cd
0.05

0
α

Gambar Grafil terhadap Cd

89


CL/Cd

Cl/Cd
12

10

8
Cl/Cd

6

4 Cl/Cd
2

0
α

Gambar Grafil terhadap CL/Cd

90


BAB III
PENUTUP

3.1 Kesimpulan
Dari hasil praktikum pengujian Bola, Plat, Kerucut dan Wing
diketahui drag dan lift dari pengujian terowongan angin dari situlah kita dapat
mengetahui Coeffisient Lift dan Coeffisient Drag yang tertera pada tabulasi data.
Dengan mengetahui Coeffisient Lift dan Coeffisient Drag kita
dapat memanfaatkannya atau dapat mengetahui apakah benda tersebut
mempunyai daya angkat (lift) dan daya hambat (drag) atau hanya daya angkat
(lift) dan daya hambat (drag) saja.
Kemudian dari wing tunnel yang diuji mengapa ukurannya kecil
karena itu merupakan skala dari bentuk aslinya agar sebelum pesawat terbang
wing tunnel tersebut dapat diuji terlebih dahulu sebelum hal yang tidak
memungkinkan terjadi

91


3.2 Saran
Mungkin ada sebagian alat penguji/terowongan angin yang kurang
ataupun tidak teliti seperti halnya pengukur lift dan drag yang akurasi nya mulai
berkurang harus segera dibenahi lagi.
Masalah benda uji mungkin harus diperbaharui lagi karena usia
yang sudah lama.

92


DARTAR PUSTAKA

1. Wikipedia.org (http//www.wikipedia.com/aerodinamika)
2. Shlicting, H : Boundary Layer Theory 7th Edition, McGraw Hill
3. Polhamus, E. C : A Review of some Reynolds Number Effects Related at
High Angles of Attack, NASA CR 3809. August 1984
4. Pope, A, Harper,J.J.,”Low Speed Wind Tunnel Testing”, John Wiley &
Sons, Inc, 1996, page. 183 – 189
5. Ganzer, U.,”Experimental Techniques in Aerodynamics”, Lecturer Series
for presentation at Bandung Institute of Technology, 1984.
6. Anderson, J.D.,”Fundamental of Aerodynamics”, McGraw Hill Int,2nd
edition,1991
7. Anderson, J.D., “Introduction to Flight”,McGraw Hiil Int.,3nd edition,
1989
8. Pope, A, Harper,J.J.,”Low Speed Wind Tunnel Testing”,John Wiley &
Sons, Inc, 1996
9. Schlicting, H.,”Boundary Layer Theory”, McGraw Hill Int.,7th edition,
1989

93

Aerodynamics section wing tunnel

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (16)

Similar to Aerodynamics section wing tunnel

Similar to Aerodynamics section wing tunnel (20)

Aerodynamics section wing tunnel