Computational Fluid Dynamics (CFD) pada desain pesawat terbang

     Desain pesawat terbang dimulai dengan desain konseptual, yaitu desainer memiliki kebebasan dalam menentukan peletakan-peletakan atau konfigurasi sayap, ekor, fuselage dan lain-lain. Tentunya pemilihan konfigurasi yang tepat harus disertai dengan pertimbangan yang matang baik dari segi teknis maupun aerodinamika. Memang terdapat buku dengan berbagai teori dan data empiris yang dapat dimanfaatkan untuk memperhitungkan desain konseptual dari pesawat terbang ini, namun sering sekali ditemui kerumitan maupun penyederhanaan yang berlebihan pada buku, misalkan hanya berlaku pada sayap tanpa fuselage, oleh karena itu perlu digunakan metode pendekatan secara numeris (bukan analitis) untuk masalah aerodinamika yaitu dengan software CFD.

      CFD adalah kepanjangan dari Computational Fluid Dynamics, yaitu menyelesaikan permasalahan dinamika fluida dengan pendekatan komputer. Dengan CFD, desainer dapat sangat bebas mengatur konfigurasi pesawat dan mensimulasikan apa yang akan terjadi di lapangan nantinya tanpa harus membuat model fisiknya terlebih dahulu, yang tentu saja menghemat biaya dan minimalisir resiko. Adapun secara umum, CFD dapat dimanfaatkan untuk menghitung gaya angkat (Lift), gaya hambat (Drag) dan moment beserta koefisien-koefisienya secara kuantitatif bahkan dapat memprediksi
terjadinya stall yang sangat rumit jika diselesaikan dengan teori. Selain itu CFD juga dapat memvisualisasikan distribusi tekanan, distribusi kecepatan hingga garis-garis streamline sehingga sangat mudah diamati apakah aliran udara di sekitar pesawat tersebut sesuai keinginan kita atau tidak. Tentu saja jika aliran udara tidak sesuai dengan keinginan kita, kita dapat mengubah desain dengan sangat fleksibel di komputer (dibandingkan dengan model fisik yang harus mengeluarkan tenaga dan biaya yang lebih). Berikut ini adalah contoh simulasi CFD yang dilakukan oleh Aeroengineering :
Dari hasil simulasi dapat ditemukan titik-titik yang menghasilkan distribusi tekanan maupun kecepatan yang tidak menguntungkan atau menghasilkan drag yang besar, Dengan mudah desainer dapat merubah bentuk-bentuk tersebut. Berikut adalah contoh hasil perbaikan yang mana drag-nya jauh lebih kecil :
     Tidak hanya pesawat terbang, software CFD juga sering sekali dimanfaatkan untuk analisis aliran pada propeller, desain kapal, turbin angin, aliran sungai bahkan simulasi perkotaan yang diterpa angin maupun gelombang sunami. Tentunya CFD memiliki keterbatasan dalam melakukan perhitungan, oleh karena itu pengalaman dan pengetahuan operator CFD sangat menentukan validitas data hasil simulasi, tak jarang hasil simulasi CFD melenceng jauh dari data di lapangan karena kesalahan seting maupun kurangnya pengetahuan operator.
     Secara ilmiah, biasanya data dari CFD di bandingkan dengan data hasil wind tunnel, jika sample data tersebut mendekati maka dapat disimpulkan bahwa seluruh data hasil simulasi CFD tersebut valid atau dapat digunakan untuk desain. Berikut adalah contoh pengujian sayap melalui CFD yang dibandingkan dengan data uji wind tunnel yang dilakukan oleh aeroengineering bersama dengan peneliti dari reza research company di wind tunnel AAU :
Dapat diamati bahwa data hasil simulasi CFD dan hasil uji wind tunnel sangatlah mendekati, sehingga data dari CFD dapat dianggap valid.
By : Caesar Wiratama
Aero Engineering
Powered By: CV. MARKOM
Aeroengineering juga melayani jasa simulasi maupun pengambilan data CFD, untuk selengkapnya baca disini.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id
0815-4806-5205

2 comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *