Desain dan Analisis Kompresor Sentrifugal pada Jet Engine Menggunakan Metode CFD

https://doi.org/10.22146/jmdt.66148

Burhanudin Fathoni(1*), Muhammad Agung Bramantya(2)

(1) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No. 2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No. 2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia
(*) Corresponding Author

Abstract


Perkembangan dalam dunia penerbangan semakin pesat setiap tahunnya. Hal ini termasuk pada perkembangan pada Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Salah satu perkembangan pada UAV yang dapat menjadi fokus dalam penelitian lebih lanjut adalah pada sistem propulsinya. UAV dapat menggunakan jet engine yang memiliki thrust-to-weight ratio yang lebih tinggi sehingga dapat menerbangkan UAV lebih efektif dengan dikembangkannya kompresor sentrifugal yang dipakai pada mesin jet berskala kecil, yang mana memiliki rasio kompresi lebih tinggi dengan hanya satu tingkat, sehingga menurunkan berat mesin keseluruhan. Penelitian ini diawali dengan mempelajari desain komponen kompresor sentrifugal satu tingkat, yakni impeller dan diffuser. Setelah itu, dibuat model 3D pada software permodelan 3D yang kemudian di-mesh­ pada software ANSYS. Model yang telah di-mesh ini kemudian disimulasikan pada software ANSYS CFX yang memiliki basis Computational Fluid Dynamics. Setelah itu, dilakukan validasi hasil simulasi dengan teori perhitungan sesuai rumus yang telah dipelajari. Metode simulasi yang telah valid dapat dilanjutkan untuk mengetahui efek membesarkan saluran outlet terhadap rasio tekanan, efisiensi, dan kecepatan outlet pada kompresor sentrifugal tersebut. Hasil yang telah didapatkan menunjukkan penurunan rasio tekanan, efisiensi jika melebihi besar outlet optimal, serta penurunan kecepatan outlet yang sebanding dengan besar outlet diffuser. Dari simulasi yang telah dilakukan didapatkan hasil terbaik pada outlet sebesar 1.25 kali inlet dengan rasio kompresi dan efisiensi tidak turun dengan kecepatan outlet yang lebih rendah.


Keywords


kompresor sentrifugal; kecepatan outlet diffuser; CFD

Full Text:

PDF


References

Anderson, J. D., New York. Fundamentals of Aerodynamics. 5th ed. 2007: McGraw-Hill.

Ansys. 2017. Fluent Tutorial Guide Canonsburg, PA: Ansys.

Aungier, R. H., Centrifugal compressors – A strategy for aerodynamic design and analysis. New York: ASME Press; 2000.

Benini, E., Giacometti, S., 2007. Design, Manufacturing and Operation of a Small Turbojet-engine for Research Purposes, Applied Energy, Vol. 84, pp. 1102–1116.

Braembussche, R. V., Design and Analysis of Centrifugal Compressors. West Sussex: ASME Press; 2019

Çengel, Y. A., Boles, M. A., 2006, Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th edition, McGraw-Hill, New York.

Fadilah, P.A., Erawan, D. F., 2018. Small centrifugal compressor performance trend prediction based on computational fluid dynamic, Journal of Physics: Conference Series. 1130 012029

Farokhi, S., 2014. Aircraft propulsion. John Wiley & Sons.

Guo, S. dkk., 2014. Multi-objective optimization for centrifugal compressor of mini turbojet engine, Aerospace Science and Technology (2014). Vol. 88 p. 414-425

Hünecke, K., 1997. Jet engines. Motorbooks International.

Jie, C., Guoping, H., 2009. Redesign of an 11 cm-diameter Micro Diffuser, Chinese Journal of Aeronautics (2010) Vol. 23 p. 298-305

Kmecl, T. dkk., 1999. Optimization of a Vaned Diffuser Geometry for Radial Compressors, American Society of Mechanical Engineers

Mattingly, J. D, 2005, Elements of Gas Turbine Propulsion, 6th Edition, Tata McGraw-Hill, New York.

Saravanamuttoo, H.I.H., Cohen, H., Rogers, G.F.C., 1996, Gas Turbine Theory, 4th Edition, Longman Group Limited, Essex.

Schreckling, K., 1994. Gas Turbines for Model Aircraft. Traplet Publications.

Versteeg, H.K., Malalasekera, W., 2007. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Pearson education.

Viholainen, J. dkk., 2015. Centrifugal compressor efficiency improvement and its environmental impact in waste water treatment, Energy Conversion and Management, Elsevier

Villiers, L. D. B., 2014, Design of a Centrifugal Compressor for Application in Micro Gas Turbines, Stellonbosch University.

Xiang, J. dkk., 2016. Study of KJ-66 micro gas turbine compressor: Steady and unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes approach, Proc IMechE Part G: Journal of Aerospace Engineering p. 1-14.

Zhao, H., 2019. Experiment study of vaned diffuser effects on overall performance and flow field of a centrifugal compressor, IOP Conference Series: Earth Environment Science. 310 032043.



DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.66148

Article Metrics

Abstract views : 5824 | views : 8000

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.