Analisis Numerik Airfoil Unmanned Aerial Vehicle Sky Arrow

Abstract

Seiring meningkatnya teknologi komputasi, analisis numerik seperti computational fluid dynamics (CFD) menjadi salah satu solusi dalam pengembangan suatu model aliran. UAV Sky Arrow merupakan salah satu UAV yang dimiliki oleh Tim Aeromodelling Universitas Jember. Geometri airfoil pada sayap UAV Sky Arrow membuat UAV ini memiliki keterbatasan gaya angkat serta jangkauan tempuh dari UAV tersebut. Oleh karena itu, UAV ini akan kesulitan apabila digunakan untuk melakukan sebuah misi yang membutuhkan gaya angkat atau jangkauan tempuh diatas kemampuan dari UAV itu sendiri. Pada penelitian ini, analisis hanya berfokus pada geometri airfoil. Analisis dilakukan dengan mensimulasikan aliran fluida pada geometri airfoil dari sayap UAV Sky Arrow dan airfoil AG03, GOE611 dan S7055 menggunakan software Ansys Fluent 2024 R2 dengan variasi sudut serang 0o , 3o , 6o , 9o ,12o , dan 15o . Airfoil diuji dengan data properti udara pada ketinggian 500 mdpl dan kecepatan fluida 15𝑚 𝑠⁄ . Dengan menggunakan CFD pada penelitian ini, data yang diperoleh adalah nilai koefisien gaya angkat, nilai koefisien gaya hambat, distribusi tekanan pada permukaan airfoil dan kontur kecepatan fluida disekitar airfoil. Dari data hasil analisis aliran fluida, didapatkan Airfoil Aeromodelling memiliki koefisien gaya angkat yang lebih besar dibandingkan dengan airfoil AG03 pada semua sudut serang dan airfoil S7055 pada sudut serang 0o hingga 9o . Namun, airfoil Aeromodelling memiliki koefisien gaya angkat yang lebih kecil dibandingkan airfoil GOE611 pada semua sudut serang, dan airfoil S7055 pada serang 12o dan 15o . Sementara itu, koefisien gaya hambat airfoil Aeromodelling lebih besar dibandingkan S7055 pada semua sudut serang, airfoil AG03 pada sudut serang 0o hingga 9o , dan airfoil GOE611 pada sudut serang 12o dan 15o . Namun airfoil Aeromodelling memiliki koefisien gaya hambat yang lebih kecil dibandingkan airfoil AG03 pada sudut serang 12o dan 15o , airfoil GOE611pada sudut serang 0o hingga 9o , dan airfoil S7055 pada semua sudut serang. Titik stagnasi yang terbentuk pada semua airfoil yang diuji, cenderung menjauhi leading edge dan berada pada permukaan bawah airfoil seiring meningkatnya sudut serang airfoil. Tekanan terendah yang terdapat pada permukaan atas dari semua airfoil yang diuji menunjukkan penurunan seiring bertambahnya sudut serang dari airfoil yang berimbas dengan naiknya koefisien gaya angkat dari airfoil. Sementara itu, tekanan pada dekat trailling edge dari semua airfoil yang diuji mengalami penurunan seiring meningkatnya sudut serang airfoil imbas dari terbentuknya area wake yang mengakibatkan koefisien gaya hambat mengalami peningkatan. Semakin meningkatnya sudut serang dari airfoil mengakibatkan berpindahnya lokasi titik pisah mendekati leading edge dan mengakibatkan area wake yang lebih besar. Pada sudut serang tinggi, airfoil Aeromodelling meliki area wake yang lebih kecil dibandingkan airfoil AG03, namun memiliki area wake yang lebih besar bila dibandingkan dengan airfoil GOE611 dan S7055.