8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

1/26

TUGAS MANDIRI COMPUTIONAL FLUID MECHANICS

SIMULASI AIRFOIL NACA 0015 3D

OLEH

DONNY PRASETYO SUMADI

NIM 1304305003

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2016 

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

2/26

COMPUTIONAL FLUID MECHANICS

AIRFOIL NACA 0015 3D SIMULATION

A. MEMBUAT GAMBIT AIRFOIL 3D

Langkah 1

Mendownload koordinat geometri dari AIRFOIL NACA 0015 pada link berikut :

http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca0015-il 

Buka link “source dat file” pada web, setelah halaman terbuka kemudian simpan halaman

tersebut. Dan otomatis halaman tersebut akan tersimpan sebagai file naca0015.dat 

http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca0015-ilhttp://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca0015-ilhttp://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca0015-il

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

3/26

Langkah 2

Buka file tersebut menggunakan Notepad++

Dalam data koordinat geometri NACA 0015 tersebut hanya terdapat geometry X dan Y.

Untuk itu data ini belum langsung bisa dipakai di Gambit. Karena Gambit

menerjemahkannya dalam koordinat X, Y dan Z. Sehingga kita perlu menambahkan

koordinat Z.

Untuk mempermudah menambahkan koordinat Z. Maka kita bisa gunakan Microsoft Excell.

Copy seluruh data tersebut dan Paste pada Ms. Excell. Kemudian tambahkan koordinat Z

yaitu 0. Setelah itu Copy kembali data tersebut dari Ms.Excell ke dalam Notepad++. Dan

hapus tulisan “NACA 0015” yang terletak paling atas. Sehingga data yang tersisa hanya

koordinat X,Y,Z saja (seperti pada gambar). Kemudian SAVE

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

4/26

 

Langkah 3

Buka Gambit. Setelah itu import file .dat

tadi dengan cara Klik Menu File > Import

> ICEM Input. Pilih file naca0015.dat

Kemudian pada pilihan Geometry to

Create pilih Verticles

Klik Accept

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

5/26

Tampilan koordinat geometri Airfoil NACA 0015 yang sudah terbentuk pada Gambit :

Langkah 4

Membuat Edges

Operation Toolpad > Geometry Command Button > Edge Command Button > Create

Edge

Kemudian pilih seluruh vertex dan pindahkan dari daftar “Available” ke daftar “Picked”. Dan

Klik Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

6/26

Hasilnya seperti gambar berikut ini :

Langkah 4

Membuat Face

Operation Toolpad > Geometry Command Button > Face Command Button > Forn

Face 

Kemudian pilih seluruh Edge dan pindahkan dari daftar “Available” ke daftar “Picked”. Dan

Klik Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

7/26

Hasilnya seperti gambar berikut ini :

Langkah 4

Membuat Gambit 3D

Untuk lebih mudah dalam menjelaskan langkah-langkahnya, bisa dilihat langsung dalam

videonya.

Video bisa dilihat di Youtube dengan judul “TUTORIAL GAMBIT, MENGGAMBAR

AIRFOIL 3D PART 1” 

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

8/26

Setelah mengikuti langkah-langkah pada video tersebut maka akan mendapatkan hasil seperti

ini:

B. MESHING DAN PENDEFINISIAN BOUNDARY ZONE AIRFOIL NACA 0015 

Langkah 1 - Menggambar Boundary Layer

Operation Toolpad > Geometry Command Button > Volume Command Button >

Create Volume

Pada Kotak Create Real Brick. Isi width (X) = 20, kemudian Depth (Y) =5 dan Height (Z)= 5

Klik Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

9/26

Hasilnya seperti ini :

Langkah 2

Cek apakah letak Brick sudah di tengah boundary zone atau tidak

Global Control Toolpad > Klik kanan pada Orient Model > Pilih +Z view

Hasilnya seperti ini :

Terlihat bahwa letak Brick sudah di tengah. Kemudian cek pada posisi yang berbeda

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

10/26

Global Control Toolpad > Klik kanan pada Orient Model > Pilih – Y View

Hasilnya seperti ini :

Terlihat bahwa letak Brick belum di tengah. Jadi kita akan menggeser Brick supaya letaknya

di tengah.

Operation Toolpad > Geometry Command Button > Volume Command Button >

Move/Copy/Align Volumes

Selanjutnya ikuti sesuai dengan gambar di bawah. Kemudian Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

11/26

Hasilnya seperti ini :

Kemudian cek kembali di posisi X

Global Control Toolpad > Klik kanan pada Orient Model > Pilih +X View

Hasilnya seperti ini :

Terlihat pada gambar bahwa posisi Brick sudah di tengah. Kemudian kembalikan ke posisi

Isometric.

Global Control Toolpad > Klik kanan pada Orient Model > Pilih Isometric

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

12/26

Langkah 3

Men-substact Brick oleh Airfoil

Operation Toolpad > Geometry Command Button > Volume Command Button > Klik

kanan pada Boolean Operations > Pilih Substract

Selanjutnya ikuti sesuai dengan gambar di bawah. Kemudian Apply

Langkah 4 (Proses Meshing)

Operation Toolpad > Mesh Command Button > Volume Command Button > Mesh

Volumes

Selanjutnya ikuti sesuai dengan gambar di bawah. Kemudian Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

13/26

Hasilnya seperti ini :

Langkah 5 (Mendefinisikan Boundary Zone)

Mendefinisikan Aliran Fluida

Operation Toolpad > Zones Command Button > Specify Continuum Types Comnand

Selanjutnya ikuti sesuai dengan gambar di bawah. Kemudian Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

14/26

Mendefinisikan Batas Spesifik

Agar lebih mudah, kita bisa menyembunyikan Mesh tersebut terlebih dahulu, dengan cara :

Global Control Toolpad > Specify Model Display > Attributes > Off-kan Mesh > Apply

Lanjut mendefinisikan batas spesifik, dengan cara :

Operation Toolpad > Zones Command Button > Specify Boundary Types Command

Atur kolom Name, Type dan Faces sesuai dengan table dibawah :

Name Type Face

Inlet Velocity Inlet Face 40

Outlet Outflow Face 41

Dinding Wall Face 42

Face 39

Face 43

Face 38

Airfoil Wall Semua Face, kecuali Face

38,39,40,41,42,43

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

15/26

 

Langkah 6 (Menyimpan Gambit)

Menu File > Save

Menu File > Export > Mesh > Accept

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

16/26

ANALISA ALIRAN UDARA AIRFOIL NACA 0015 3D DENGAN FLUENT

Langkah 1

Buka Fluent 6.2.16, pilih 3d pada kotak Fluent Version

Langkah 2

Import file gambit tadi ke dalam Fluent, dengan cara :

Menu File > Read > Case > Pilih File

Langkah 3

Menu Define > Models > Energy > Centang energy equations

Kemudian. Menu Define > Models > Viscous > Pilih k-epsilon > OK

Langkah 4

Menu Define > Materials

Material Type fluid tetap pilih udara. Sedangkan material solid pilih Alumenium

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

17/26

 

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

18/26

Langkah 5

Menu Define > Operating Conditions > Centang Gravity > Isi 9.8 pada Y

Langkah 6

Menu Define > Boundary Conditions > Pilih inlet dengan type velocity-inlet > Klik Set >

Atur Velocity Magnitudenya 5 m/s > OK

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

19/26

Langkah 7

Menu Solve > Initialize > Initialize > Pada kolom Compute From pilih all-zones > Klik Init >

Apply

Langkah 8

Menu Solve > Monitor > Residual > Pada kolom options centang Print dan Plot > Ok

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

20/26

Menu Solve > Monitor > Force > Centang Print, Plot, Write pada kolom options > Plih Drag

 pada kolom coefficient > Plih airfoil pada kolom wall zones > Apply

Dengan cara yang sama Centang Print, Plot, Write pada kolom options > Plih Lift pada

kolom coefficient > Plih airfoil pada kolom wall zones > Apply

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

21/26

Langkah 9

Menu Solve > Iterate > Set Number of iterations 1000 > Klik Iterate

Hasilnya seperti ini :

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

22/26

Langkah 10

Menu Display > Vectors > Sesuaikan dengan gambar di bawah > Compute > Display

Hasilnya seperti ini :

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

23/26

Dapat dilihat bawa distribusi kecepatan merata di seluruh permukaan. Ketika distribusi

kecepatan atas dan bawah hampir sama karena bentuknya simetris, maka kemungkinan besar

tekanan akan terdistribusi pada bagian atas dan bawah sama juga, sehingga gaya lift tidak

dihasiilkan.

Langkah 11

Menu Display > Vectors > Sesuaikan dengan gambar di bawah > Compute > Display

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

24/26

Hasilnya seperti ini :

Dapat dilihat bahwa turbulen pada airfoil NACA 0015 ini sangat kecil. Hal ini disebabkan

karena vector kecepatan yang hampir sama.

Langkah 12

Menu display > Contours > Sesuaikan dengan gambar di bawah > Compute > Display

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

25/26

Hasilnya seperti ini :

Dapat dilihat pada hasil, bahwa tekanan pada sisi atas dan bawah sama, hal ini

mengakibatkan gaya lift sangat kecil.

SELESAI

8/16/2019 Computional Fluid Dynamics_3d Airfoil Naca 0015

26/26

SUMBER :

Video di Youtube dengan judul :

TUTORIAL GAMBIT, MENGGAMBAR AIRFOIL 3D PART 1

TUTORIAL GAMBIT, MENGGAMBAR AIRFOIL 3D PART 2

TUTORIAL GAMBIT, MENGGAMBAR AIRFOIL 3D PART 3