Studi Eksperimental dan Simulasi Numerik Karakteristik Aerodinamika Airfoil NACA 4412

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki karakteristik aliran di sekitar profil airfoil NACA 4412 dengan eksperimen dan simulasi numerik. Spesimen uji tiga dimensi dari bahan kayu balsa dengan panjang chord 100 mm dan lebar span 200 mm dibuat dalam skala laboratorium untuk keperluan pengujian pada terowongan angin, sedangkan simulasi direalisasikan dengan geometri airfoil dalam bentuk dua dimensi. Sejumlah 810.000 elemen bujursangkar dengan nilai Δy+ hingga 17,2 berhasil dibuat untuk mencapai tingkat keakuratan hasil simulasi keadaan tunak berbasis Reynolds Average Navier Stokes (RANS). Penyelidikan karakteristik aerodinamika dilakukan pada sudut serang (α) antara -5o dan 20o dengan kecepatan udara 10 m/s. Beberapa parameter penting seperti koefisien lift (CL), koefisien drag (CD), rasio lift-drag (L/D), koefisien distribusi tekanan (CP) serta profil aliran udara di sekitar airfoil diselidiki secara seksama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien hambat (CD) dan koefisien angkat (CL) yang diperoleh dengan pendekatan numerik maupun pengujian dalam wind tunnel memiliki kesesuaian dengan data peneliti terdahulu. Seiring dengan peningkatan sudut serang airfoil (α), kedua koefisien tersebut mengalami peningkatan. Penurunan koefisien angkat terjadi secara signifikan pada kondisi stall, yaitu pada saat sudut serang melebihi dari 15°. Perubahan sudut serang berpengaruh terhadap pergeseran titik stagnasi maupun titik ekspansi di daerah leading edge pada permukaan bodi airfoil, yang selanjutnya mempengaruhi karakteristik aerodinamika secara keseluruhan. Semakin besar perbedaan tekanan antara sisi atas dan bawah dari bodi airfoil menghasilkan gaya angkat yang semakin besar.