Studi Pengaruh Interferensi Terhadap Hambatan Pada Kapal Katamaran Simetri Melalui CFD (Computational Fluid Dynamics) PDF

Preview

Summary

TUGAS AKHIR – MN091382 STUDI PENGARUH INTERFERENSI TERHADAP HAMBATAN PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC) SUTIYO N.R.P. 4106 100 075 Dosen Pembimbing Prof. Ir.I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc, Ph.D Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknolog...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Studi Pengaruh Interferensi Terhadap Hambatan Pada Kapal Katamaran Simetri Melalui CFD (Computational Fluid Dyna... Sutiyo Ahad

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

RESUME MET ODE EVALUASI TAHANAN KAPAL Bagas Somporn Perancangan Geomet ri Piezoelekt rik Penggant i Nano Linear Generat or Pembangkit List rik Tenaga Sua… eko prat ama ANALIS T EKNIS PERBANDINGAN VARIASI BENT UK BADAN KAPAL JENIS PLANING HULL DAN AXE BOW P… I Ket ut Aria Pria Ut ama, Romadhoni romadhoni

TUGAS AKHIR – MN091382

STUDI PENGARUH INTERFERENSI TERHADAP HAMBATAN PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)

SUTIYO N.R.P. 4106 100 075

Dosen Pembimbing Prof. Ir.I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc, Ph.D

Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

TUGAS AKHIR – MN091382

STUDI PENGARUH INTERFERENSI TERHADAP HAMBATAN PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)

SUTIYO N.R.P. 4106 100 075

Dosen Pembimbing Prof. Ir.I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc, Ph.D

Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014 i

THESIS - MN091382

Study The Effect Of Interference On Ship Symmetry Of Catamaran Through CFD (Computational Fluid Dynamics)

SUTIYO N.R.P. 4106 100 075

Supervisor Prof. Ir.I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc, Ph.D

Departement of Naval Architecture and Shipbuliding Engineer Faculty of Marine Engineer Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014 ii

STUDI PENGARUH INTERFERENSI TERHADAP HAMBATAN PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC) Nama NRP Jurusan Dosen Pembimbing

: Sutiyo : 4106 100 075 : Teknik Perkapalan :Prof. Ir I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc.

ABSTRAK Berbagai kelebihan diberikan oleh kapal /catamaran simetris. Kelebihan yang diberikan adalah tersedianya luas permukaan geladak kapal yang luas, tingkat stabilitas yang bagus dan memiliki tingkat keselamatan yang lebih baik. Dalam hal penggunaan bahan bakar yaitu mampu mengurangi penggunaan bahan bakar sebesar 20 % daripada kapal monohull. Kapal /catamaran simetris juga memberikan kelebihan hambatan yang lebih kecil dengan pengurangan hambatan sebesar 20 % dari kapal monohull dengan displasemen yang sama. Permintaan pasar untuk kapal /catamaran dari berbagai tipe dan dimensi serta didesain untuk hambatan yang keci/ dan kecepatan tinggi membuat optimasi dari hambatan /ambung kapa/ demikian penting untuk memenuhi semua itu. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh konfigurasi baru bentuk /ambung kapal /catamaran simetris terhadap besarnya hambatan /catamaran simetris, po/a a/iran (tekanan dan kecepatan a/iran) dan interferensi yang dihasi/kan antara kedua /ambung kapa/. Desain /ambung katamaran simetris menggunakan desain sama dengan model kapa/ pada pengujian Towing Tank=LHI (Laboratorium Hidrodinamika Indonesia). Pada desain /ambung /catamaran simetris dilakukan variasi jarak pemisah /ambung (demihu/1) yaitu SJL= 0.2; 0.3 dan 0.4. Ana/isa perhitungan hambatan dan pengaruh interferensi antara kedua lambung menggunakan ANSYS-CFD pada berbagai kecepatan dengan variasi angka Froude yaitu Fn= 0.19: 0.28: 0.37: 0.46: 0.55 dan 0.65. Hasil ana/isa menggunakan ANSYS-CFD kemudian dilakukan perbandingan dengan hasil pengujian katamaran simetris pada Towing Tank-LHI di ITS.

Kata Kunci: hambatan, katamaran simetris, jarak pemisah lambung, CFD, ANSY CFX

v

LEMBAR PENGESAHAN STT}I}I PENGARUH INTERFERENSI TERIIADAP

HAMBATAN PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI

MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC) TUGAS

AKIIIR

Diajukan Guna Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

Bidang Studi Rekayasa Kapal Jurusan Teknik Perkapalan

Fakultas Teknologi Kelautan

Institut Teknol,ogi Sepuluh Nopember

Oleh:

SUTIYO N.R.P.4106 100 075

Disetujui oleh Dosen Pembimbing Tugas A*fiir

Prof. Ir.I.K.A.P. Utama M.Sc, Ph.D

SURABAYA, Juli 2014

LEMBAR RAVTSI STUDI PENGARUH INTERF'ERENSI TERIIADAP

HAMBATAII PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)

TUGAS

AKIIIR

Telah direvisi sesuai hasil sidang Ujian Tugas Akhir Tanggal [8 Ju1i2014]

Bidang Studi Rekayasa Perkapalan Jurusan Teknik Perkapalan

Fakultas Teknologi Kelautan

Institr* Teknologi Sepuklh Nopember

Oleh:

SUTTYO N.R.P. +LA6WAA75

Disetujui oleh Dosen Penguji Tugas Akhir Prof. Ir.I.K.A.P. Utama, IvI.Sc, Ph.D

Aries Sulisetyono, ST., MASc., Ph.D

tr. Murdjianto, M.Eng

ffi*rqh

rwq

M. Nurur Misbah, ST., MT.

SURABAYA, puli 20141 t11

STUDY THE EFFECT OF INTERFERENCE ON THE SYMETRCAL CATAMARAN RESISTANCE USING CFD (COMPUTATIONAL FLUIDS DINAMYCS) AutorName NRP Depertement Supervisor

: Sutiyo : 4106 100 075 :Naval Architetch and Shipbuilding Engineering ITS : Prof. Ir. I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc.

ABSTRACT Many advantages provided by the symmetrical catamaran boat is large decks, a good level of stability and have a better survival rate. In terms offuel use that is capable of reducing fuel use by 20% than a monohull vessel. Market demand for catamaran vessels of various types and dimensions as well as barriers that are designed for small and high speed makes the optimization of the hull resistance is thus important to fulfill all of that. This thesis aims to determine the effect of the new configuration is symmetrical catamaran hull form to the amount of asymmetric catamaran resistance, the pattern offlow (pressure and flow rate) and the resulting interference between the two hulls of ships. Symmetric catamaran hull design using a design similar to the model testing of ships on Towing Tank-IHL (Indonesian Hydrodynamics Laboratory). In the symmetric catamaran hull design to varying the distance separating (demihull), namely S I L

=

0.2; 0.3 and 0.4. Analysis of

constraints and calculation of interference effects between the two hull using ANSYS,CFD at various speeds with the variation of the Froude number Fn = 0.19: 0.28: 0.37: 0.46: 0.55 and 0.65. The results ofCFD analysis using ANSYS, then do the comparison with test results on the asymmetric catamaran Towing Tank-IHL ITS.

Keywords: resistance, symmetric catamaran, hull separation distance, CFD, ANSYS CFX

vi

KATA PENGANTAR Puji syukur kepada ALLAH SWT, karena berkat rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga Tugas Akhir dengan judul “Studi Pengaruh Interferensi Terhadap Hambatan Pada Kapal Katamaran Simetri Melalui CFD (Computational Fluid Dynamic)” ini dapat terselesaikan. Tanpa pertolongan-Nya penulis tidak akan mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak Prof. Ir. I Ketut Aria Pria Utama, M.Sc. Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Perkapalan – FTK – ITS dan dosen pembimbing, atas segala bimbingan ilmu, waktu, dan kesabaran

dalam

mengarahkan

dan

memberi

nasehat

kepada

penulis

dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Triwilaswandio. W.P. M.Sc. selaku dosen wali selama penulis menjadi mahasiswa di Jurusan Teknik Perkapalan - FTK – ITS. 3. Bapak Dr. Ir Andi Jamaludin M.Sc yang selalu memberikan nasehat dan bimbingan Tugas Akhir sehingga tetap optimis untuk menyelesaikannya. 4. Seluruh staf dosen, karyawan dan karyawati Jurusan Teknik Perkapalan atas bantuannya baik secara langsung maupun tidak langsung 5. Para staff Lab. Hidrodinamika Kapal Jurusan Teknik Perkapalan ITS yang banyak membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. 6. Seluruh angkatan 2006 Teknik Perkapalan ITS, serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir, yang tidak dapat disebutkan satu persatu dalam laporan ini 7. Ibu Tuminah, Ibu yang selalu tenggelam dalam do’a untuk kesuksesan anak-anaknya, semoga kesehatan selalu menyertai beliau. aamiin Penulis sangat berharap adanya masukan dan saran dari semua pihak guna kesempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Surabaya, Juli 2014

iv

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN......................................................................................

ii

LEMBAR REVISI....................................................................................................

iii

KATA PENGANTAR..............................................................................................

iv

ABSTRAK........................................................................................................... ......

v

ABSTRACT...............................................................................................................

vi

DAFTAR ISI...............................................................................................................

vii

DAFTAR GAMBAR................................................................................................

ix

DAFTAR TABEL.....................................................................................................

xi

DAFTAR SIMBOL...................................................................................................

xii

BAB 1 PENDAHULUAN........................................................................... ............ 1.1 Latar Belakang............................................................................................ 1.2 Perumusan Masalah.................................................................................... 1.3 Batasan ........................................................................................................ 1.4 Tujuan .......................................................................................................... 1.5 Manfaat ........................................................................................................ 1.6 Hipotesis ....................................................................................................... 1.7 Metodologi Penelitian ................................................................................... 1.8 Sistematika Penulisan ....................................................................................

1 1 3 3 3 4 4 4 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA................................................................................... 2.1 Kapal Katamaran........................................................................................ 2.2 Hambatan Kapal........................................................................................... 2.3 Katamaran Kapal Katamaran.........................................................................

7 8 10 12

BAB 3 CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)...................................... 3.1 Konsep CFD.............................................................................................. 3.1.1 Persamaan Dasar Dinamika Fluida dalam CFD ........................................

17 19 19

3.1.2 Penurunan Persamaan Aliran Viskos (Navier-Stokes) ...........................

21

3.2 3.3 3.4 3.5

CFD-Ansys CFX........................................................................................ Model Kapal .............................................................................................. Boundary Condition................................................................................... Verifikasi Hasil CFD .................................................................................

22 23 25 28

BAB 4 METODOLOGI PENELITIAN................................................................. 4.1 Studi Literatur............................................................................................

31 31

vii

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10

Pengumpulan data. .................................................................................... Pembuatan Geometri Kapal ...................................................................... Pemilihan Jumlah Grid ............................................................................. Pendefinisian Model ................................................................................. Input Data Analisa dan Model Turbulensi ................................................ Flow Solver (Solution) .............................................................................. Analisa Hasil ............................................................................................. Validasi data.............................................................................................. Pengujian Model Katamaran Simetris di Towing Tank ...........................

31 32 32 33 37 37 38 40 40

BAB 5 DATA HASIL SIMULASI......................................................................... 5.1 Data Hasil Simulasi...................................................................................

43 43

BAB 6 ANALISA DAN PEMBAHASAN............................................................. 6.1 Konvergensi................................................... ........................................... 6.2 Grid Generation.................................................. ...................................... 6.3 Analisa Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris............... ........... 6.4 Analisa Perbandingan Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris menggunakan CFD dan Eksperimen 6.5 Analisa Hambatan Viskos Lambung Katamaran Simetris........................ 6.6 Analisa Perbandingan Hambatan Viskos Lambung Katamaran Simetris menggunakan CFD dan Eksperimen .........................................

51 52 53 53 56 61 58

6.7

Analisa Hambatan Gelombang Lambung Katamaran Simetris ……… ...

67

6.8

Analisa Form factor Demihull dengan Katamaran Simetris.............. .......

69

BAB 7 KESIMPULAN............................................................................................. 7.1 Umum.................................................. ..................................................... 7.2 Saran.................................................. .......................................................

71 71 72

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................

73

LAMPIRAN I

DISAIN MODEL DAN KONFIGURASI LAMBUNG KATAMARAN (ANSYS- CFX) ......................................

LAMPIRAN- II DATA HASIL SIMULASI CFD-ANSYS CFX ……………..

viii

77 95

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Konfigurasi katamaran simetris

2

Gambar 2.1 Diagram Komponen Hambatan Kapal

16

Gambar 3.1. Diagran komputasi pada program Ansys CFX

18

Gambar 3.2 Model-model aliran

20

Gambar 3.3 Pemodelan tanpa free surface

23

Gambar 3.4 Pemodelan dengan free surface

23

Gambar 3.5 Dimensi domain untuk pemodelan tanpa free surface

24

Gambar 3.6 Dimensi domain untuk pemodelan dengan free surface

25

Gambar 3.7 Kondisi batas untuk pemodelan tanpa free surface

26

Gambar 3.8 Kondisi batas untuk pemodelan dengan free surface

26

Gambar 4.1 Hasil penggunaan ukuran grid yang berbeda untuk kapal

31

Gambar 4.2 Lokasi Kondisi Batas Inlet tanpa free surface

34

Gambar 4.3 Lokasi Kondisi Batas Outflow

35

Gambar 4.4 Salah satu contoh lokasi kondisi batas wall.

36

Gambar 4.5 Lokasi Kondisi Batas Ship

36

Gambar 4.6 Grafik Konvergensi.

38

Gambar 4.7 Distribusi kecepatan aliran fluida disekitar badan kapal

39

Gambar 4.8 Distribusi tekanan aliran fluida disekitar badan kapal.

39

Gambar 4.9 Digram flowchart pengerjaan Tugas Akhir

41

Gambar 5.1 Konfigurasi Kapal Katamaran

44

Gambar 6.1 Konvergensi proses iterasi pada CFD

52

Gambar 6.2 Initial computational domain pada CFD

53

Gambar 6.3 Grid independence pada CFD

54

Gambar 6.4 Koefisien Hambatan Total (Ct) Lambung Katamaran Simetris dengan Variasi S/L

55

Gambar 6.5 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Demihull ix

simetris

57

Gambar 6.6 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Katamaran simetris pada S/L = 0.2

58

Gambar 6.7 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Katamaran simetris pada S/L = 0.3

59

Gambar 6.8 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Katamaran simetris pada S/L = 0.4

60

Gambar 6.9 Koefisien Hambatan Viskos (Cv) Lambung Katamaran Simetris dengan Variasi S/L

62

Gambar 6.10 Perbandingan CFD dan Eksperimen Hambatan Viskos antara Demihull Simetris

63

Gambar 6.11 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos antara Katamaran Simetris pada S/L = 0.2

64

Gambar 6.13 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos antara Katamaran Simetris pada S/L = 0.4

66

Gambar 6.14 Koefisien Hambatan Gelombang (Cw) Lambung Katamaran Simetris Dengan Variasi S/L Gambar 6.15 Perbandingan Form Factor Demihull dan Katamaran Simetris

67 69

x

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ukuran utama geometri kapal katamaran Simetris.

8

Tabel 5.1 Data Hidrostatik Demihull Kapal Katamaran simetris

43

Tabel 5.2 Data Hidrostatik Lambung Katamaran Simetris

44

Tabel 5.3 Data Variasi Kecepatan Kapal

45

Tabel 5.4 Data Hambatan Total Demihull

45

Tabel 5.5 Data Hambatan Total Kapal Katamaran Simetris S/L = 0.2

45

Tabel 5.6 Data Hambatan Total Kapal Katamaran Simetris S/L = 0.3

46

Tabel 5.7 Data Hambatan Total Kapal Katamaran Simetris S/L = 0.4

46

Tabel 5.8 Data Hambatan Viskos Demihull

46

Tabel 5.9 Data Hambatan Viskos Kapal Katamaran Simetris S/L = 0.2

47

Tabel 5.10 Data Hambatan Viskos Kapal Katamaran simetris S/L = 0.3

47

Tabel 5.11 Data Hambatan Viskos Kapal Katamaran simetris S/L = 0.4

47

Tabel 5.12 Data Koefisien Hambatan Demihull

49

Tabel 5.13 Data Koefisien Hambatan Kapal Katamaran simetris S/L = 0.2

49

Tabel 5.14 Data Koefisien Hambatan Kapal Katamaran simetris S/L = 0.3

49

Tabel 5.15 Data Koefisien Hambatan Kapal Katamaran simetris S/L = 0.4

49

Tabel 6.1 Katerakteristik jumlah mesh dan...