Tugas Translate Soft Skill

THE AERODYNAMICS ANALYSIS OF AIRFOILS FOR HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE BLADE USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC

ABSTRAK

Makalah ini termasuk dalam merancang dan simulasi untuk 2D. Mungkin menggunakan dua perangkat lunak yang disebut Gambit dan Fluent untuk menghasilkan data dari kasus aliran fluida. Dalam penelitian ini memilih dua model NACA airfoil NACA4412 dan NACA4415. Memilih NACA 4412 karena koefisien lift lebih tinggi dari NACA4415. Di dalam mempelajari aliran komputasi melalui airfoil pada sudut yang berbeda dari serangan (0º, 5º, 10º, 15º, 20º) menggunakan CFD (Dinamika fluida Komputasi) simulasi dua dimensi airfoil NACA 4412 dan NACA4415 CFD model disajikan menggunakan software ANSYS-FLUENT. Untuk model ini menggunakan bergolak viskositas k-epsilon (Fungsi dinding standar) dekat dinding dan angin kecepatan 5 m / s sini, NACA profil 4412 airfoil adalah dipertimbangkan untuk analisis blade turbin angin. Geometri airfoil dibuat menggunakan Gambit 2.4.6 dan CFD analisis dilakukan dengan menggunakan FLUENT 6.3.26 di berbagai sudut serangan dari 0º ke 20º. Angkat dan Drag pasukan bersama dengan angle of attack adalah parameter penting dalam sistem turbin angin. Angkat dan pasukan tarik dihitung pada bagian yang berbeda untuk sudut serangan dari 0^o untuk 20^o untuk nomor Reynolds rendah. Hasil analisis menunjukkan bahwa sudut serangan dari 10^o memiliki Angkat tinggi / rasio Drag. Airfoil NACA 4412 adalah dianalisis berdasarkan dinamika fluida komputasi untuk mengidentifikasi kesesuaian untuk aplikasi dan baik perjanjian dibuat antara hasil.

Kata kunci: CFD simulasi, airfoil, sudut serangan.

TATA NAMA

C          : baris chord

Cd        : koefisien drag

CL       : Koefisien Lift

Α         : Angle serangan

Cm       : koefisien Momentum

Ρ          : density udara

Cp        : Tekanan Koefisien

Vs        : kecepatan angin

1.         PERKENALAN

Desain untuk model airfoil seperti NACA 4412 dan NACA 4415 menuntut aerodinamis pengetahuan properti. Itu dibangun dengan menggunakan kode gambit, dipilih dan ditetapkan mengelompokkan generasi jala dengan batas kondisi [1]. Airfoil didefinisikan sebagai penampang tubuh yang ditempatkan dalam aliran udara untuk menghasilkan kekuatan aerodinamis berguna dalam cara yang paling efisien [2]. Sebuah fenomena aliran fisik untuk lewat udara melalui tubuh acara streamline bahwa efek viskos terbatas pada daerah aliran dekat permukaan tubuh [3]. Kinerja aerodinamis pada permukaan atas airfoil akan terbatas pada pemisahan lapisan batas turbulen, yang aerodinamis Sifat dari NACA 4412 bagian airfoil telah diteliti di sejumlah studi sebelumnya, seperti Badran dan Bruun [4]. Badran, kayiem dan. Nakayama juga Woodcock [5]. Ada model persamaan turbulensi dua diuji untuk kemampuan untuk memprediksi pemisahan lapisan batas pada naca 4412 airfoil pada posisi yang berbeda dari sudut serangan. Itu dua model persamaan adalah k-epsilon. Data yang paling rinci di wilayah aliran dipisahkan lebih airfoil diukur dengan Seetharam dan Wentz [6]. Tujuan penelitian ini analisis aerodinamis airfoil untuk sumbu horisontal blade turbin angin menggunakan metode cfd komputasi fluida dinamis analisis.

2.         METODOLOGI

Metodologi penelitian ini dapat dengan mudah dijelaskan melalui Flowchart yang terdiri dari langkah-langkah tertentu yang terlibat untuk menyelesaikan penelitian. Ini Flowchart seperti pada Gambar 1 menunjukkan aliran proses analisis dan simulasi 2D airfoil dengan semua metode yang digunakan dalam penelitian ini.

Model 2D dari airfoil NACA 4412 n NACA 4415 diciptakan oleh gambit. Masukan koordinat pasti poin diciptakan dari Desain software foil lokakarya demo.

Karakteristik airfoil ini dari angka 4 memiliki lokasi yang sama dari camber maksimum dalam persepuluh chord diukur dari LE (40). Tapi ketebalan perbedaan maksimum, setelah membuat airfoil ini dan analisis yang dipilih satu untuk yang terbaik kinerja.

Gambar 3 menunjukkan jenis mesh yang digunakan dalam penelitian ini adalah hexahedral. Kesetaraan Skewness mesh ini kurang dari 0,85. Total elemen mesh sama dengan 12270. Simulasi airfoil 2D dalam penelitian ini dibuat dengan menggunakan k-ɛ Model turbulen di lancar. Tabel 1 memberikan parameter komputasi lengkap yang digunakan dalam simulasi ini.

3.         HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 4 sampai Gambar 8 menunjukkan kontur tekanan dan kecepatan besarnya NACA 4412 airfoil, ada daerah tekanan tinggi di tepi (titik stagnasi) terkemuka dan daerah tekanan rendah di permukaan atas dari airfoil. Dari Angka ini dapat dilihat bahwa kecepatan di daerah atas memiliki magnitudo yang lebih tinggi, juga di bagian bawah daerah memiliki magnitude yang lebih rendah.

Nilai-nilai CL dan CD yang ditemukan untuk berbagai sudut serangan. Angkat dan Drag pasukan dihitung untuk angle of attack di (0, 5,10,15,20) derajat. Untuk kecepatan konstan 5 m / detik. Lift, drag, momentum untuk berbeda angle of attack ditunjukkan pada Tabel 2.

Gambar 9 sampai Gambar 13 menunjukkan kontur kecepatan dan tekanan dari NACA 4415 airfoil, ada daerah tekanan tinggi di tepi (titik stagnasi) terkemuka dan daerah tekanan rendah di permukaan atas airfoil. Dari Angka ini dapat dilihat bahwa kecepatan di daerah atas memiliki besarnya tertinggi, juga di bawah sebuah daerah memiliki magnitude yang lebih rendah.

Nilai-nilai CL dan Cd ditemukan untuk berbagai sudut serangan. Lift dan tarik pasukan dihitung dari angle of attack di (0, 5,10,15,20) derajat. Untuk kecepatan konstan 5 m / Sec. Lift, drag, momentum untuk berbeda sudut serangan ditunjukkan pada Tabel 3.

Figure 16. Numerical lift and Drag ratio and angle of attack curve in comparison with airfoil of wind turbine. Lift coefficient keeps growing until it reaches to the critical angle of attack. The critical angles of attack are 15° For both airfoil NACA 4412 and the NACA 4415 airfoil. As shown in Figure 14 it is obvious that NACA4412 airfoil always has a higher lift coefficient and lower drag coefficient than NACA4415 under the same AoA as lift and drag coefficient ratio for NACA4412 airfoil is higher than NACA4415 airfoil shown in Figure 16. The coefficient of lift and drag is calculated for this NACA 4412 series for the angle of attack 0° to 20°. The coefficient of lift increases with increase in angle of attack up to 15 o . After 15 o , the coefficient of lift decreases and stall occurs at this angle of attack.

4.         VALIDASI HASIL SIMULASI DENGAN CFD

Gambar 17 menunjukkan perbandingan prediksi angkat dengan penelitian (Gaurav Saxena). Perjanjian baik di sudut rendah serangan, di mana aliran sepenuhnya terpasang, perjanjian memburuk sebagai angle of attack bertambah, dan efek viskos mulai muncul sebagai pengurangan dalam lift dengan meningkatnya sudut serangan, sampai akhirnya, warung airfoil.

Gambar 18 menunjukkan hubungan antara koefisien tekanan Cp dan X / C. Ini jelas bahwa hasil simulasi di 10º

sudut serangan dicocokkan dengan penelitian (Gaurav Saxena), hasil validasi penelitian ini selesai [8].

5.         KESIMPULAN

Makalah ini menunjukkan perilaku 4-digit simetris airfoil NACA 4412 dan NACA 4415 di berbagai sudut serangan. Model turbulensi yang paling tepat untuk simulasi ini adalah dengan menggunakan k-epsilon viskositas turbulen model, yang memiliki kesepakatan yang baik dengan validasi penelitian (Gaurav Saxena) setelah investigasi yang lebih luas dari sudut serangan. Koefisien Angkat dan tarik dihitung untuk NACA ini 4412, NACA 4415 seri untuk sudut serangan 0 ° sampai 20 °. Koefisien rasio Lift / Drag meningkat dengan peningkatan sudut serangan sampai 15 °. Setelah 15 °, rasio Lift / Drag berkurang dengan peningkatan Angle serangan. Koefisien tekanan dianalisis di atas dan permukaan bawah dari airfoil untuk sudut serangan bervariasi dari 0 ° sampai 20 °. Hasil penelitian menunjukkan bahwa permukaan atas memiliki koefisien negatif yang lebih rendah dari tekanan pada sudut yang lebih tinggi serangan dan permukaan bawah memiliki koefisien negatif yang lebih rendah tekanan pada sudut rendah serangan. Kurva lift dan koefisien drag yang ditampilkan dari berbagai sudut Serangan, yang dihitung dengan koefisien lift untuk penelitian ini dan dibandingkan dengan penelitian (Gaurav Saxena). Ini jelas bahwa Hasil simulasi pada sudut serangan dicocokkan dengan penelitian (Gaurav Saxena). Jadi validasi hasil selesai.

6.         PUSTAKA

[1] A. Abud AL, N. Abass, Affairs Contracts Department The University of Mustansiriya CFD assessment to Subsonic flow around NACA4412, Vol. 15, No.4, Des 2011 ISSN 1813- 7822.

[2] M. kevadiya, A. Vaidya, (2013), Department of Mechanical Engineering, Government College of engineering,Valsad,Gujarat,India1,AssistantProfessor,Gujarat,.2,Issue5,May2013Copyrightto ijirset 1686, 2d analysis of NACA 4412 airfoil.

[3] B. Basuno, Z. Abdullah, (2001),Computational aerodynamic analysis of multicomponent airfoil using viscous-in viscid interaction scheme, Science, University of Malaysia.37(2001)365-380.

[4] O. Badran, H . Bruun, (2003), Turbulent flow over a NACA 4412 airfoil at angle of attack 15 degree, Proceedings of FEDSM’03, 4th ASME_JSME Joint Fluids Engineering Conference, Honolulu, Hawaii, USA, July 6-11.

[5] D. Adair, (1987), Characteristics of a trailing flap flow with small separation, Experiments in Fluids 5, 114- 128.

[6] D. Coles, A. Wadcock, (1979), Flying-hot-wire study of flow past an NACA 4412 airfoil at maximum lift. AIAA 17:4, 321-329.

[7] M. Agrawal, G .Saxena. (2013). Analysis of wings using Airfoil NACA4412 at different angle of attack , Department of mechanical engineering ,RGPV University, India, Vol.3,lssue.3,May. June.2013pp-1467-1469.

 [8] G. Saxena ,M. agrawal.(2013). Aerodynamic analysis of NACA 4412 airfoil using CFD Issue3,Vol.4.

CATIA

CATIA merupakan salah satu program software buatan desault system yang diperuntukan untuk kalangan engineer yang banyak dipakai dalam industri pesawat terbang, otomotif, serta industri-industri lainnya. Hal ini ditunjang dengan kehandalan CATIA dalam design produk assembling yang mempunyai jumlah komponen banyak juga kemampuan lainya dalam shape design, styling, serta kemudahan (user friendly) dalam mengoperasikan softwarenya. Keunggulan-keunggulan ini menjadikan CATIA sebagai software yang menarik untuk dipelajari membuka wawasan seluas luasnya untuk bereksplorasi dalam mengembangkan kemampuan disain dan manufakturnya secara terintegrasi.

Selain fasilitas yang sudah cukup banyak disediakan oleh CATIA, juga disediakan analisa dan simulasi produk yang akan di design, hal ini memungkin kan penggunanya (engineer) mengetahui kelemahan dan kelebihan produk sehingga proses modifikasinya akan lebih mudah. Software ini juga dapat di koneksikan langsung dengan beberapa alat industri yang berhubungan dengan pencetakan masal benda kerja (manufaktur). Dengan fasilitas material benda yang beragam sesuai standar internasional Software ini juga dapat menjadi jembatan penghubung antara dunia design dan industri dimana produk yang dibuat secara manual melalui desain CATIA dapat dikonfersikan langsung menjadi benda kerja yang lebih memuaskan konsumen (pasar). Saat ini versi yang digunakan sudah semakin banyak, hal ini dikarenakan mengikuti kebutuhan penguna (enginner) namun pada prinsipnya jenis pemakaiannya hampir sama. Semakin tinggi versinya semakin banyak ragam tool yang disajikan untuk mempermudah penggunanya.

Program CATIA ini terbagi dalam tiga kategori :

1. Untuk edukasi,

2. Untuk industri (manufaktur) dan

3. Untuk bagian pengembangan.

Dewasa ini sudah banyak perusahan perusahan besar dan manufaktur yang menggunakan software ini sebagai referensi yaitu : Astra Internasional, otomotif manufaktur, Molding, dan Pabrikan lainnya.

MathCad

Dalam pengertian yang paling umum, Mathcad menggabungkan beberapa definisi

• software yang berorientasi notasi dan fungsi matematika teknik,
• meisn komputasi numerik dan simbolik yang powerful,
• fleksibel, dilengkapi dengan fitur alat alat visualisasi dan pengolah kata yang lengkap.

MathCAD dirancang untuk produktivitas dan presentasi solusi pemecahan permasalahan teknik. Dalam pandangan yang lebih luas, MathCAD memungkinkan para insinyur untuk bekerja dengan peralatan atau tool-tool matematis powerful paling alami yang tersedia yang memungkinkan mudah mengakses, melacak, bekerja kembali dengan rumus yg telah diselesaikan.

MathCAD memberikan semua kemampuan pemecahan, fungsionalitas, dan ketahanan yang diperlukan untuk perhitungan, manipulasi data, dan pengerjaan desain teknik. Interfacenya membuat fitur yang umum digunakan dapat diakses dan alami. Dengan mengijinkan teks, rumus matematika, dan grafik untuk digabungkan dalam satu lingkungan lembar kerja, solusi mudah divisualisasikan, digambarkan, diverifikasi, dan dijelaskan. Tidak seperti software teknik lainnya, MathCAD melakukan perhitungaan matematis seperti yang anda lakukan. Persamaan ditulis seperti yang ada di kertas dan dihitung secara langsung. Memasukkan persamaan, membuat grafik data atau fungsi, dan menjelaskan semuanya dengan teks, dimanapun pada halaman lembar kerja.

Matlab

Definisi tentang MATLAB (Matrix Laboratory) 

MATLAB atau yang kita sebut dengan (Matrix Laboratory) yaitu sebuah program untuk menganalisis dan mengkomputasi data numerik, dan MATLAB juga merupakan suatu bahasa pemrograman matematika lanjutan, yang dibentuk dengan dasar pemikiran yang menggunakan sifat dan bentuk matriks.

Matlab yang merupakan singkatan dari Matrix Laboratory, merupakan bahasa pemrograman yang dikembangkan oleh The Mathwork Inc. yang hadir dengan fungsi dan karakteristik yang berbeda dengan bahasa pemrograman lain yang sudah ada lebih dahulu seperti Delphi, Basic maupun C++.

Pengenalan dan program aplikasi MATLAB (Matrix Laboratory) 

Pada awalnya program aplikasi MATLAB ini merupakan suatu interface untuk koleksi rutin-rutin numerik dari proyek LINPACK dan EISPACK, dan dikembangkan dengan menggunakan bahasa FORTRAN, namun sekarang ini MATLAB merupakan produk komersial dari perusahaan Mathworks, Inc.

Yang dalam perkembangan selanjutnya dikembangkan dengan menggunakan bahasa C++ dan assembler, (utamanya untuk fungsi-fungsi dasar MATLAB). MATLAB telah berkembang menjadi sebuah environment pemprograman yang canggih yang berisi fungsi-fungsi built-in untuk melakukan tugas pengolahan sinyal, aljabar linier, dan kalkulasi matematis lainnya. MATLAB juga menyediakan berbagai fungsi untuk menampilkan data, baik dalam bentuk dua dimensi maupun dalam bentuk tiga dimensi.

MATLAB juga bersifat extensible, dalam arti bahwa seorang pengguna dapat menulis fungsi baru untuk menambahkan pada library, ketika fungsi-fungsi built-in yang tersedia tidak dapat melakukan tugas tertentu. Kemampuan pemrograman yang dibutuhkan tidak terlalu sulit bila kita telah memiliki pengalaman dalam pemrograman bahasa lain seperti C, PASCAL, atau FORTRAN.  

MATLAB (Matrix Laboratory) yang juga merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi berbasis pada matriks, sering kita gunakan untuk teknik komputasi numerik, yang kita gunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang melibatkan operasi matematika elemen, matrik, optimasi, aproksimasi dll.

Sehingga Matlab banyak digunakan pada :

·                     Matematika dan komputansi,

·                     Pengembangan dan algoritma,

·                     Pemrograman modeling, simulasi, dan pembuatan prototipe,

·                     Analisa data , eksplorasi dan visualisasi,

·                     Analisis numerik dan statistik,

·                     Pengembangan aplikasi teknik,

Matlab juga merupakan bahasa pemrograman computer berbasis window dengan orientasi dasarnya adalah matrik, namun pada program ini tidak menutup kemungkinan untuk pengerjaan permasalahan non matrik. Selain itu matlab juga merupakan bahasa pemrograman yang berbasis pada obyek (OOP), namun disisi lain karena matlab bukanlah type compiler, maka program yang dihasilkan pada matlab tidak dapat berdiri sendiri.

Namun agar hasil program dapat berdiri sendiri maka harus dilakukan transfer pada bahasa pemrograman yang lain, misalnya C++. Pada matlab terdapat tiga windows yang digunakan dalam operasinya  yaitu ;

·                     Command windows (layar perintah)

·                     Figure windows (layar gambar), 

·                     Note Pad (sebagai editor program).

Etika Profesi

ETIKA PROFESI MASINIS

            Seorang yang berprofesi sebagai Masinis sesungguhnya pekerjaan yang sangat mulia, karena eksistensinya yang membuat kita bisa berpindah dari satu kota ke kota lainnya dalam waktu relatif singkat. Masinis pula yang membuat kita merasa terhibur melihat indahnya alam Indonesia dari balik jendela. Berkat jasa masinis pula, kita bisa kembali kumpul keluarga setiap hari raya Idul Fitri dan bersilaturahmi dengan suadara dan teman-teman di kampung halaman.

Di PT. KAI, seorang masinis merupakan tulang punggung atau garda terdepan dalam perusahaan dimana tugas pokok seorang masinis yaitu dia harus mengantarkan penumpang kereta api ke tempat tujuan mereka masing-masing. Berbagai resiko yang harus dihadapi merupakan tantangan dalam masinis bertugas seperti dicaci maki penumpang, penimpukan batu oleh orang yang tidak bertanggung jawab ketika melintas, sampai kepada ujian terberat ketika maut memanggil. Oleh karena itu, dalam setiap tugasnya hal terpenting ialah mengutamakan keselamatan dalam berdinas baik keselamatan penumpang maupun keselamatan dirinya.

A.    Kode Etik Masinis

Kode etik seorang masinis ialah harus mematuhi segala reglemen ataupun peraturan dinas dengan tunduk dan patuh terhadap tanggung jawab dengan menjunjung tinggi keselamatan tersebut. Reglemen itu sendiri pengertiannya adalah peraturan yang diberlakukan untuk kereta api yang mengatur dalam pelaksanaan tugas operasional perjalanan kereta api dan syarat-syarat keamanan, keselamatan dalam pengoperasian kereta api serta aturan organisasi dan tugas pokok pegawai operasional dalam rangka pengelolaan kereta api untuk kelancaran serta keselamatan. Dengan membuat kode etik, profesi sendiri akan menetapkan hitam atas putih niatnya untuk mewujudkan nilai-nilai moral yang dianggapnya hakiki. Hal ini tidak akan pernah bisa dipaksakan dari luar. Hanya kode etik yang berisikan nilai-nilai dan cita-cita yang diterima oleh profesi itu sendiri yang bisa mendarah daging dengannya dan menjadi tumpuan harapan untuk dilaksanakan untuk dilaksanakan juga dengan tekun dan konsekuen. Syarat lain yang harus dipenuhi agar kode etik dapat berhasil dengan baik adalah bahwa pelaksanaannya diawasi terus menerus.

B.     Sanksi-sanksi Pelanggaran Kode Etik

Pada umumnya kode etik akan mengandung sanksi-sanksi yang
dikenakan pada pelanggar kode etik. Seperti halnya profesi seorang masinis, jika dia melanggar kode etik dengan tidak mentaati reglemen yang berlaku dan menyebabkan PLH (Peristiwa Luar Biasa Hebat) dan terbukti dia bersalah maka akan diberikan sanksi-sanksi yang sesuai seperti pemecatan, dll sesuai dengan Undang-Undang Nomor 23 tahun 2007 tentang perkeretaapian.