Studi Numerik Aliran Melintas Airfoil Simetris dan Silinder Sirkular yang Tersusun Tandem

Abstract

Abstrak—Selama beberapa dekade terakhir, studi tentang aliran incompressible yang melewati benda tegar berbentuk silinder sirkular, yang termasuk dalam kategori aliran eksternal, telah difokuskan oleh para peneliti. Adverse Pressure Gradient (APG), yang merupakan karakteristik dari silinder sirkular, telah menjadi fokus utama penelitian ini, di mana terjadinya transisi lapis batas laminar menjadi turbulen pada aliran fluida dapat dipercepat oleh gradien tekanan ini. Aliran fluida di sekitar benda padat yang mengalir melalui fluida, yang dikenal sebagai aliran eksternal viscous, menjadi objek penting dalam studi mekanika fluida karena terbentuknya gaya hambat yang signifikan akibat separasi aliran yang terjadi lebih awal pada fluida yang melintasi silinder. Semakin cepat terjadinya separasi aliran, semakin besar pula wake yang terbentuk sehingga drag force semakin meningkat. Untuk mengurangi drag force, upaya dilakukan untuk memanipulasi medan aliran secara pasif. Metode pengendalian aliran pasif yang diterapkan dalam penelitian ini adalah dengan menempatkan benda pengganggu pada bagian upstream dari bluff body. Simulasi numerik dilakukan dalam penelitian ini dengan menggunakan metode aliran pasif, di mana satu buah bodi pengganggu berbentuk airfoil dengan variasi NACA0012, 0018, dan 0024, serta variasi angle of attack α= 5˚, 0˚, dan -5˚ ditempatkan di depan satu buah silinder sirkular. Jarak antara trailing edge airfoil dan diameter cylinder circular disusun dengan perbandingan jarak longitudinal (S/D) = 1. Penelitian secara numerik menggunakan solver dua dimensi (2D) unsteady flow dengan turbulence viscous model k-ω Shear Stress Transport. Hasil yang diperoleh menunjukkan adanya reduksi gaya hambat yang terjadi dengan penambahan bodi penggangu airfoil NACA0024. Pada α = 0˚ reduksi gaya hambar yang terjadi sebesar sebesar 30,17%, sedangkan pada α = -5˚ reduksi gaya hambat yang terjadi sebesar 31,77%. Kata Kunci—Bluff Body, Bodi Pengganggu, Silinder Sirkular. I. PENDAHULUAN M EKANIKA fluida merupakan ilmu yang mempelajari perilaku fluida, dalam keadaan diam maupun bergerak, termasuk cairan maupun gas. Salah satu aspek yang dipelajari dalam mekanika fluida adalah aliran eksternal. Beberapa dekade terakhir, para peneliti telah fokus pada studi tentang aliran incompressible yang melewati benda tegar berbentuk silinder sirkular, yang juga termasuk dalam kategori aliran eksternal. silinder sirkular memiliki karakteristik Adverse Pressure Gradient (APG) yang kuat karena tekanan aliran pada permukaan bodi menyebabkan pressure drag yang besar pada kelengkungan kontur permukaannya. Gradient tekanan yang besar pada permukaan ini dapat mempercepat transisi lapis batas laminar menjadi turbulen pada aliran fluida. Aliran eksternal viscous merujuk pada aliran fluida di sekitar benda padat yang mengalir melalui fluida. Aliran viscous ini pada saat melintasi silinder sirkular akan mengalami beberapa fenomena, seperti stagnasi, lapisan batas, separasi, dan wake di belakang silinder. Studi tentang aliran fluida pada silinder sirkular tetap menjadi penting dalam