Proposal WMR CFD

8/2/2019 Proposal WMR CFD

1/16

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

JURUSAN TEKNIK PERKAPALANKampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

Telp : 031 594 7254, Fax : 031 596 4182Email : [email protected]

Halaman 1 dari 16

Fm : 01PROPOSAL TUGAS AKHIR (MN091382)

I. RINGKASAN1. PENGUSUL

a. Nama : Ludi Nooryadi

b. NRP : 4107 100 052

c. Semester / Tahun Ajaran : Ganjil, 2011 / 2012

d. Semester yg ditempuh : 9 (sembilan)

e. Batas Waktu Studi : 5 (lima) semester

f. Jumlah SKS Lulus tahap Sarjana (min C) : 131 SKS

g. Prasyarat Tugas Akhir, telah lulus atau sedang mengambil kuliah:

1. Tugas Merancang Kapal II

2. Metodologi Penelitian3. Bidang Keahlian:

a. Perencanaan

b. Hidrodinamika

c. Konstruksi dan kekuatan

d. Produksi

e. Transportasi

2. MATERI TUGAS AKHIRa. Judul Tugas Akhir

PERHITUNGAN WAVE MAKING RESISTANCE PADA KAPAL

KATAMARAN MENGGUNAKAN CFD

b. Ikhtisar Tugas AkhirDi Indonesia kapal jenis katamaran mulai sering digunakan untuk berbagai

keperluaan, seperti kapal pengangkut penumpang, kapal wisata dan kapal penangkap

ikan. Kapal jenis ini semakin lama semakin banyak digunakan karena memang

memiliki beberapa keunggulan dibandingkan kapal jenis monohull. Keunggulan-

keunggulan utama kapal katamaran dibanding kapal monohull yaitu stabilitasnya

yang lebih baik dan geladak yang lebih luas karena kapal jenis ini memiliki dua

lambung. Di samping itu, bentuk masing-masing lambung yang lebih kecil dari

kapal jenis monohull tentunya akan mengakibatkan kapal katamaran memiliki

hambatan yang relatif lebih kecil pula dari kapal-kapal monohull.

Berkaitan dengan hambatannya, tentunya lambung ganda akan menyebabkan

kapal memiliki hambatan yang lebih bervariasi, tergantung dari desain dan


2/16




Halaman 2 dari 16

konfigurasi jarak antar lambung. Salah satu komponen hambatan yang cukup

berpengaruh terhadap hambatan total kapal jenis katamaran adalah wave making

resistance. Pada kapal katamaran, komponen hambatan ini memiliki dampak yang

relatif lebih besar dibandingkan pada kapal jenis monohull karena adanya

interferensi gelombang yang dihasilkan masing-masing demihull.

Dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisis terhadap wave making

resistance beberapa katamaran dengan variasi jarak masing-masing lambung dan

kecepatannya guna didapatkan nilai wave making resistance yang paling optimal.

c. Tempat Pelaksanaan / Pengerjaan / Survei1. Laboratorium Hidrodinamika Jurusan Teknik Perkapalan ITS

2. Laboratorium Komputasi Teknik Perkapalan ITS

3. CALON DOSEN PEMBIMBINGDosen Pertama :

a. Nama : Dr. Ir. I Ketut Suastika, MSc.

b. NIP : 19691231 200604 1 178

c. Tanda Tangan :

Dosen Kedua :

d. Nama : Prof. Ir. I.K.A.P. Utama, M.Sc, PhD, FRINA

e. NIP : 19670406 199203 1 001

f. Tanda Tangan :

4. KATEGORI PEKERJAAN TUGAS AKHIREksperimen Laboratorium / Survei Lapangan

Evaluasi / Pengembangan Teori / Metode / Teknik Analisis

Desain dan Perancangan Kapal / Sistem

Pembuatan Program Komputer

Studi Kasus / Studi Kelayakan

Lain-lain (disebutkan)

.................................................................


3/16




Halaman 3 dari 16

II. PENDAHULUAN1 LATAR BELAKANG MASALAH

Kapal jenis katamaran merupakan jenis kapal yang relatif masih jarang

digunakan di Indonesia. Padahal karakteristik kapal ini yang memiliki draft kecil

sangat cocok digunakan di perairan dangkal yang banyak terdapat di Indonesia, baik

sebagai kapal angkut penumpang maupun kapal penelitian sebagaimana yang

digunakan oleh lembaga pemerintah, BAKOSURTANAL, dalam pemetaan dasar

laut Indonesia.

Di samping itu, adanya Program Masterplan Percepatan dan Perluasan

Pembangunan Ekonomi Indonesia (MP3EI), di mana sektor perikanan menjadi salah

satu perhatian, juga membutuhkan model kapal yang menunjang. Salah satu model

kapal yang menjadi perhatian program ini adalah katamaran. Menurut Utama, dkk.

(2009) kelebihan katamaran antara lain menyajikan luasan geladak yang lebih besar

dan memiliki stabilitas melintang yang lebih baik dibandingkan kapal berbadan

tunggal dan telah diaplikasikan pada berbagai bentuk kapal. Berbagai bentuk kapal

kemudian dikembangkan untuk memenuhi kriteria desain kapal di atas.

Dengan beberapa alasan di atas, maka tidak salah jika pengembangan kapal

jenis katamaran perlu mendapat perhatian lebih guna menunjang meningkatnya

penggunaan jenis kapal tersebut. Salah satu fokus penelitian mengenai kapal ini yang

perlu ditelaah lebih jauh adalah mengenai nilai wave making resistance yang dimiliki

kapal katamaran karena nilai wave making resistance akan berpengaruh ke hambatan

total kapal yang berkorelasi dengan daya (power) yang digunakan oleh kapal

tersebut.

2 PERUMUSAN MASALAHPerumusan masalah dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

Berapakah jarak melintang antar demihull (S/L) agar didapatkan nilai wave

making resistance yang paling optimal untuk setiap kecepatan yang diuji?

Apakah nilai wave making resistance yang diperoleh cukup valid apabila

dibandingkan dengan nilai hasil eksperimen?


4/16




Halaman 4 dari 16

3 TUJUANTujuan yang ingin dicapai dari penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

Mengetahui konfigurasi jarak antar demihull katamaran agar didapatkan nilai

wave making resistance yang paling optimal

Mengetahui apakah hasil perhitungan menggunakan CFD memberikan hasil

yang valid bila dibandingkan dengan hasil eksperimen

4 MANFAATManfaat yang diperoleh dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

Memberikan informasi tentang pengaruh jarak demihull secara melintang (S/L)

terhadap wave making resistance kapal katamaran.

Menambah database tentang kajian kapal katamaran.

Sebagai bahan pertimbangan kepada pihak-pihak yang tertarik dalam

pengembangan kapal katamaran

5 HIPOTESISKapal katamaran akan memiliki nilai wave making resistance optimal yang

bervariasi terhadap kecepatan dan jarak antar demihullnya di mana nilai wave making

resistance tersebut baru akan berpengaruh secara signifikan jika kapal melaju dengan

kecepatan yang cukup tinggi.

6 BATASAN MASALAHUntuk menghindari meluasnya pembahasan dalam Tugas Akhir ini yang

mengakibatkan penyimpangan dari arah / sasaran yang direncanakan dan juga

menyadari kemampuan penulis serta mengingat keterbatasan waktu, maka perlu adanya

batasan masalah dan asumsi-asumsi sebagai berkut :

1. Model kapal katamaran yang digunakan adalah model kapal penelitian yang

dilakukan oleh Utama (2009).

2. Variasi jarak demihull adalah S/L=0.2, S/L=0.3, S/L=0.4

3. Variasi kecepatan yang digunakan adalah Fn 0.2 0.8


5/16




Halaman 5 dari 16

III. STUDI LITERATURLANDASAN TEORI

1. KatamaranKatamaran adalah tipe kapal yang memiliki dua buah lambung (demihulls) yang

dihubungkan oleh suatu konstruksi sehingga menjadi sebuah kesatuan sebagai satu kapal.

Struktur bridging ini merupakan sebuah keuntungan katamaran karena menambah tinggi

lambung timbul (freeboard). Sehingga kemungkinan terjadi deck wetness dapat dikurangi.Katamaran mempunyai garis air lambung yang sangat ramping dengan tujuan untuk

memperoleh hambatan yang rendah. Garis air yang ramping ini menyebabkan katamaran

sensitif terhadap perubahan distribusi berat.

NomenklaturKatamaran


6/16




Halaman 6 dari 16

Desain Katamaran

Kedua lambung katamaran didesain sedemikian rupa menurut aliran fluida yang melewati

tunnel-nya. Susunan lambung itu terbagi menjadi simetris dan asimetris.

Jenis lambung katamaran

a) Model kapal twinhull yang kedua sisinya simetris stream line (model b)

Diasumsikan sebagaimana dua buah kapal monohull yang kedua lambungnya

dihubungkan dengan jarak tertentu, maka akan mempunyai sistem gelombang yang sama

dengan bentuk kapal stream line. Pada sekeliling bagian kapal yang tercelup dalam air

akan berkembang dan menghasilkan gerakan. Dan hal ini akan menimbulkan dua macam

gelombang, yaitu gelombang divergen dan gelombang transversal dan keduanya secara

umum terdapat di bagian dekat haluan dan buritan kapal dan bergerak ke depan bersama

badan kapal.

b) Model kapal asimetris yang bagian sisi luarnya stream line (model d)

Di ujung bagian depan merupakan titik dimana aliran fluida akan menyebar ke arah

samping (mengikuti garis stream line), hampir sama dengan gambar di atas, hanya saja di

bagian sisi dalam lurus sehingga alirannya mengikuti bentuk badan kapal (lurus) sampai

ke buritan kapal. Sehingga apabila diterapkan bentuk ini akan menimbulkan gelombang ke

samping yang cukup besar.

c) Model yang bagian stream linenya di sisi bagian dalam (model a dan c)

Aliran fluida yang dibentuk dari haluan kapal terkonsentrasi ke tengah kapal (antara dua

hull) bergerak sampai ke buritan kapal, sedangkan ke arah samping arah aliran lurus


7/16




Halaman 7 dari 16

mengikuti bentuk badan kapal sisi luar sampai ke buritan. Sedangkan penampang body

plan katamaran dibedakan menjadi 2, yaitu :

- Round bilge

- Hard chine

2. HambatanHambatan kapal didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk mendorong kapal

untuk bergerak dengan kecepatan konstan di dalam air.

Menurut Rawson dan Tupper (2001), hambatan total yang dialami oleh kapal yang

bergerak pada permukaan air tenang terdiri dari beberapa komponen, yaitu: wave making

resistance, skin frictional resistance, viscous pressure resistance, air resistamce dan

appendage resistance.

Pada dasarnya suatu benda yang berada di dalam air dalam keadaan diam hanya

menerima tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik ini selalu bekerja untuk melawan berat

dari benda tersebut. Jika benda tersebut bergerak, maka pada benda tersebut juga akan

bekerja tekanan hidrodinamik.

Secara teoritis, jika suatu benda berada di dalam fluida non-viscous, terbenam

keseluruhan dan jauh di bawah permukaan air, maka benda tersebut tidak akan menerima

hambatan (dAlemberts paradox). Hal ini terjadi karena gaya yang menekan pada bagian

depan benda tersebut memiliki nilai yang sama dengan gaya yang bekerja pada bagian

belakang benda tersbut dan bekerja dengan arah yang berlawanan.

Jika suatu benda hanya berada sedikit di bawah permukaan air atau hanya terbenam

sebagian dan bergerak di dalam fluida non-viscous serta menghasilkan gelombang,

sebagai hasil dari energi yang dikeluarkan dari benda tersebut untuk menghasilkan

gelombang, maka benda tersebut akan mengalami hambatan gelombang.


8/16




Halaman 8 dari 16

Wave Making Resistance

Hambatan pada kapal terdiri dari beberapa komponen di mana wave making

resistance merupakan salah komponen utamanya. Wave making resistance dialami kapal

akibat adanya energi yang hilang karena digunakan dalam pembentukan gelombang.

Gelombang ini terbentuk akibat interaksi antara badan / lambung kapal yang

memindahkan air seiring dengan pergerakan kapal.

Wave system associated with moving pressure point

Rawson dan Tupper (2001)

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menganalisis hambatan

gelombang. Di antaranya adalah metode potential-based panel, metode slender body,

rankine source dan thin-ship theory.

Beberapa studi yang telah dilakukan berkaitan dengan hambatan gelombang antara

lain:

Pretlove (2006) melakukan prediksi hambatan gelombang katamaran dengan

menggunkan teori thin-ship berbasis CFD (computational fluid dynamics). Dalam

penelitiannya ia melakukan perhitungan untuk kapal katamaran dengan bentuk

lambung chine dan stern transom yang hasilnya divalidasi data eksperimen. Dari

penelitiannya dapat disimpulkan bahwa hasil dari prediksi numerik menggunakan

software Hydros sangat mendekati hasil eksperimen.sedangkan hasil dari software

ShipFlow hanya menunjukkan korelasi yang bagus dengan hasil eksperimen pada

rentang yang kecil, yaitu untuk Fn 0.45 0.60. Di luar rentang tersebut banyak

terjadi overprediction.

Bao-ji (2008) melakukan optimasi bentuk lambung untuk mendapatkan nilai wave

making resistance yang paling kecil dengan metode rankine source. Ia


9/16




Halaman 9 dari 16

mengkombinasikan metode tersebut dengan nonlinear programming (NLP). Bentuk

lambung kapal asli yang ia gunakan adalah bentuk lambung tipe S60. Dari hasil

penelitiannya didapatkan tiga bentuk pengembangan lambung yang optimal.

Penelitian ini menunjukkan bahwa metode rankine source terbukti dapat digunakan

secara efektif untuk mengoptimasi bentuk kapal dalam kaitannya dengan hambatan

kapal tersebut.

Hadi (2009) melakukan komparasi hull performance pada kapal ikan dengan

lambung katamaran untuk beberapa variasi jarak demihull. Dalam penelitiannya ia

menggunakan metode Delf dengan bantuan software Delfship untuk perhitungan

stabilitas kapal dan metode slender body dengan bantuan software Miclet untuk

perhitungan hambatan. Variasi jarak antar lambung yang ia teliti meliputi jarak B,

1,5 B dan 2 B. Dari hasil penelitiannya dapat disimpulkan bahwa hull performance

untuk nilai GZ mempunyai perubahan yang konstan pada semua variasi dan sudut

heeling kapal. Nilai hambatan selain dipengaruhi oleh jarak demihull juga

dipengaruhi oleh nilai hambatan gelombang dan untuk kecepatan ekonomis

didapatkan pada kisaran antara 5,5 knot sampai 6,25 knot pada semua variasi jarak

demihull.

3. CFDComputational fluid dynamics (CFD) adalah istilah yang digunakan untuk

mendeskripsikan sebuah cara pemodelan fluida menggunakan algoritma-algoritma dan

metode-metode numerik. Pada saat ini pengerjaannya memang telah dilakukan dengan

bantuan computer, akan tetapi metode-metode tersebut awalnya dilakukan sepenuhnya

secara manual, tanpa bantuan computer. CFD adalah alat bantu yang sangat powerful

untuk memodelkan fluida, walaupun demikian meski dibantu dengan kemajuan teknologi

dan penggunaan super komputer yang begitu canggih sekalipun, CFD tetap hanya

merupakan suatu metode pendekatan dari suatu peristiwa / pengujian yang sebenarnya

(Zoll, 2009)

Pada saat ini, telah ada begitu banyak software yang dapat digunakan untuk

pengerjaan CFD. Ansys CFX, Ansys FLUENT, Michlet dan Freeships merupakan

beberapa di antaranya. Masing-masing software tentunya memiliki kelebihan dan

kekurangan serta metode-metode tersendiri untuk pemodelan dan perhitungan berbagai


10/16




Halaman 10 dari 16

persoalan berkaitan dengan fluida. Beberapa solver yang digunakan banyak digunakan

antara lain:pressure-based implicit, density-based implicit dan density-based explicit.

Pemilihan software dan metode yang digunakan bervariasi untuk setiap persoalan.

Sampai saat ini belum ada peraturan yang mengatur pemilihan metode yang akan dipakai,

jadi selama kondisi-kondisi yang diinginkan dapat dipenuhi dan hasilnya relatif valid

dengan hasil percobaan, maka pemilihan software maupun metodenya sepenuhnya

menjadi hak peneliti.


11/16




Halaman 11 dari 16

IV METODOLOGI DAN MODEL ANALISIS

RENCANA PROSES KEGIATAN

Identifikasi dan

Perumusan Masalah

Perancangan Model dan

Komputasi Model Matematis

Perhitungan dan Pengujian Model

Menggunakan CFD

Analisis dan Pembahasan

Studi Literatur

Mulai

Pengumpulan Data

Kesimpulan

Selesai

Validasi dengan hasil eksperimen


12/16




Halaman 12 dari 16

Langkah-langkah pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Identifikasi dan Perumusan MasalahTahap ini merupakan tahap awal dari pengerjaan tugas akhir, yaitu dengan

menetapkan tujuan penelitian serta perumusan dan pembatasan masalah dari apa

yang akan dikerjakan pada tugas akhir ini.

2. Studi Literatur

Studi literatur dilakukan dengan mencari dan mempelajari literatur-literatur yang

relevan dengan pembahasan tugas akhir, sehingga dapat mempermudah dalam

proses penelitian maupunmenganalisa data penelitian.

3. Pengumpulan Data

Mengumpulkan data awal yang diperlukan dalam pemodelan proses pengerjaan

tugas akhir. Data yang diperlukan seperti dimensi utama, variasi jarak demihull,algoritma yang akan digunakan, model mathematic, dan lain-lain.

4. Perancangan Model dan komputasi model matematis

Dimensi kapal dan model matematis yang telah ada akan dimodelkan dengan

bantuan komputer

5. Perhitungan dan Pengujian Model Menggunakan CFD

Pengujian model kapal dilakukan dengan model matematis yang telah dikomputasi

6. Validasi dengan hasil eksperimen

Mempelajari hasil / output dari program komputer untuk kemudian dilakukan

komparasi dengan hasil eksperimen

7. Analisis dan pembahasanMenganalisis hasil yang didapat, baik dari pengujian model maupun validasidengan eksperimen agar dapat dilakukan penarikan kesimpulan

V. DAFTAR PUSTAKA Bao-ji, Zhang. 2008. The Optimization of the Hull Form with the Minimum

Wave Making Resistance Based on Rankine Source Method. Dalian: DalianUniversity of Technology.

Hadi, Eko Sasmito. 2009. Komparasi Hull Performance pada Konsep Design

Kapal Ikan Multi Fungsi dengan Lambung Katamaran. Semarang: UniversitasDiponegoro.

Pretlove, Luke. 2006. Cfd Prediction of the Wave Resistance of a Catamaran

With Staggered Demihulls. Visakhapatnam: International Conference on

Marine Hydrodynamics.

Rawson, K. J., Tupper, E. C. 2001.Basic Ship Theory Fifth Edition. Oxford:Butterworth-Heinnemann

Zoll, Jonathan. 2009.Modelling Fluid Flow using Fluent. Worcester: Worcester

Polytechnic Institute.

Utama, dkk. 2009. Kapal Riset yang Ekonomis dengan Lambung Katamaran.Surabaya: Intitut Teknologi Sepuluh Nopember.


13/16




Halaman 13 dari 16

IV. RENCANA SISTEMATIKA SKRIPSILEMBAR JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

BAB I. PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

I.2 PERUMUSAN MASALAH

I.3 TUJUAN

I.4 MANFAAT

I.5 BATASAN MASALAH

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV. PEMBAHASAN

BAB V. PENUTUP

V.1 KESIMPULAN

V.2 SARAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


14/16




Halaman 14 dari 16

V. RENCANA DAFTAR KEGIATAN

VI. LEMBAR EVALUASI PROPOSAL TUGAS AKHIRSetelah membaca, mempelajari dan menimbang proposal tugas akhir ini, maka tim dosen

penilai tersebut pada daftar di bawah ini menyatakan:

Kelayakan proposal :

(Beri tanda centang - sesuai dengan alasan)

Sudah pernah dilakukan oleh mahasiswa lain

Permasalahan terlalu tinggi untuk tingkat S1

Permasalahan terlalu rendah untuk tingkat S1

Tidak jelas hubungan judul dengan teori yang dipakai

Metode analisis tidak cocok dengan permasalahan yang dibahas

Survei / Perolehan Data / Percobaan terlalu sulit untuk dilakukan

Diperlukan peralatan / piranti canggih untuk penyelesaian dan belum

tersedia di jurusan

Tujuan penelitian tidak jelas

Manfaat penelitian tidak jelas

Lain-lain (disebutkan):

Keputusan Tim:

a. Menolak dan ganti judul dan/atau ganti topik.

b. Menerima dengan tanpa perbaikan dan diteruskan

c. Menerima dengan perbaikan proposal. Daftar perbaikan dapat dilihat pada daftar perbaikan

Rencana Kegiatan

BULAN

1 2 3 4

MINGGU MINGGU MINGGU MINGGU

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Studi literatur

Pengumpulan Data

Perancangan Model

Pengolahan Data

Analisa Hasil dan Pembahasan

Pembuatan Laporan TA


15/16




Halaman 15 dari 16

VII. DAFTAR PERBAIKAN PROPOSAL TUGAS AKHIRa. Judul : ................................................................................

b. Ikhtisar Tugas Akhir : ................................................................................

c. Latar Belakang Masalah : ................................................................................

d. Perumusan Masalah : ................................................................................

e. Tujuan / Manfaat : ................................................................................

f. Tambahan Literatur : ................................................................................

g. Metodologi : ................................................................................

h. Waktu Penyelesaian : ................................................................................

i. Catatan Tambahan : ................................................................................

(Tambahan bimbingan pada dosen bidang lain yang relevan, jika diperlukan)


16/16




Halaman 16 dari 16

VIII.USULAN DOSEN PEMBIMBING1. ...................................2. ...................................

3. ...................................

IX. TIM DOSEN PENILAI PROPOSALN a m a Tanda Tangan

1. Ketua Tim ................................... ........................

2. Anggota ................................... ........................

................................... ........................

................................... ........................

................................... ........................

................................... ........................

Mengetahui dan menyetujui:

Surabaya, ..............................

JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN

KETUA,

( Ir. Triwilaswandio W.P., M.Sc)

NIP. 131 625 050

Proposal WMR CFD

Documents

Transcript of Proposal WMR CFD