OPTIMASI FOIL NACA 63(3)018 PADA KAPAL HIDROFOIL MENGGUNAKAN PARTICLE SWARM (PSO)
DOI:
https://doi.org/10.51804/tesj.v2i2.239.79-86Keywords:
drag, lift, optimasi, particle swarmAbstract
Hidrofoil adalah sebuah kapal dengan bagian seperti sayap yang dipasang pada penyangga di bawah lambung kapal. Ketika kapal meningkatkan kecepatannya, hidrofoil memproduksi gaya angkat sehingga lambungnya terangkat dan keluar dari air. Ini menyebabkan pengurangan gesekan dan oleh karena itu peningkatan dalam kecepatan. Pemilihan foil menjadi salah satu aspek yang penting dalam meningkatkan prinsip kerja kapal (Adji, 2017). Geometri foil yang dirancang dalam penelitian ini diharapkan mampu menghasilkan gaya angkat (lift) yang maksimal serta menghasilkan gaya hambat (drag) seminimal mungkin pada waktu yang bersamaan. Sehingga nantinya geometri foil pada kapal hidrofoil tersebut adalah yang memiliki rasio koefisien gaya angkat (CL) terhadap koefisien gaya hambat (CD) paling besar (CL/CD maksimum). Selanjutnya proses optimasi menggunakan Particle Swarm Optimization (PSO) untuk mendapatkan nilai CL/CD maksimum. Metodologi penelitian dilakukan melalui empat tahapan yaitu 1) penentuan sudut serang dan Bilangan Reynold; 2) penentuan foil NACA 63(3)018 3) iterasi dengan XFoil solver, 4) proses optimasi menggunakan GNU Octave 4.4.1. Hasil penelitian menunjukkan validasi pada MA409 menghasilkan nilai CL metode panel yang cukup baik dan akurat dengan rata-rata kesalahan sebesar 3.65%, sedangkan validasi untuk CD rata-rata kesalahan 9.31%. Hasil ini dalam toleransi yang diijinkan sesuai literatur Reid (2016) yaitu dibawah 9.5%. Kesimpulan penelitian adalah nilai rasio gaya angkat terhadap gaya hambat (CL/CD) maksimum dipengaruhi oleh bilangan Reynold. Semakin besar bilangan Reynold maka nilai CL/CD maksimum juga semakin tinggi. Ketebalan (thickness) dan camber maksimum hidrofoil setelah dioptimasi mempunyai kecenderungan semakin meningkat dengan peningkatan bilangan Reynold.
References
Abbott, I. H., & Von Doenhoff, A. E. (1959). Theory of wing sections, including a summary of airfoil data. Courier Corporation.
Acosta, A. J. (1973). Hydrofoils and hydrofoil craft. Annual Review of Fluid Mechanics, 5(1), 161–184.
Hepperle, M. (2011). Xfoil User’s Guide. December.
Karim, M. M., Suzuki, K., & Kai, H. (2004). Optimal design of hydrofoil and marine propeller using micro-genetic algorithm (µGA). Journal of Naval Architecture and Marine Engineering, 1(1), 47–61.
Katz, J., & Plotkin, A. (2001). Low-speed aerodynamics (Vol. 13). Cambridge university press.
Khurana, M., Winarto, H., & Sinha, A. (2009). Airfoil optimisation by swarm algorithm with mutation and artificial neural networks. In 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition (p. 1278).
Marzocca, P. (2017). The NACA Airfoil Series. Retrieved from http://people.clarkson.edu/
Ouyang, H., Weber, L. J., & Odgaard, A. J. (2006). Design optimization of a two-dimensional hydrofoil by applying a genetic algorithm. Engineering Optimization, 38(5), 529–540.
Reid, M. (2006). Thin/cambered/reflexed airfoil development for micro-air vehicles at Reynolds numbers of 60,000 to 150,000.
Selig, M. S., & Guglielmo, J. J. (1997). High-lift low Reynolds number airfoil design. Journal of Aircraft, 34(1), 72–79.
Stalewski, W., & Sznajder, J. (2010). Application of a panel method with viscous-in-viscid interaction for the determination of aerodynamic characteristics of Cesar Base-Line aircraft. Prace Instytutu Lotnictwa, 76–97.
Suryadi, A., Arief, I. S., & Amiadji, A. (2017). Analisa Pengaruh Sudut Serang Hidrofoil Terhadap Gaya Angkat Kapal Trimaran Hidrofoil. Jurnal Teknik ITS, 5(2).
Williamson, G. A., McGranahan, B. D., Broughton, B. A., Deters, R. W., Brandt, J. B., & Selig, M. S. (2012). Summary of low-speed airfoil data. University of Illinois Low Speed Airfoil Tests.
Zhang, F., Chen, S., & Khalid, M. (2002). Optimizations of airfoil and wing using genetic algorithm. In 23rd Congress of International Council of the Aeronautical Sciences, Toronto, Canada.
Downloads
Published
Issue
Section
License
With the receipt of the article by TESJ Editorial Board and the decision to be published, the copyright regarding the article will be transferred to TESJ. The copyright transfer form can be downloaded here.
TESJ has the right to multiply and distribute the article, and every author is not allowed to publish the same article published in this journal.
Teknika: Engineering and Sains Journal is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Under the following terms:
Attribution — You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
