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

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

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

M. Nurur Misbah, ST., MT.

ffi*rqhrwq

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 of fuel use that is capable of reducing

fuel use by 20% than a mono hull 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 of flow (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

iv

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 sebesar-

besarnya 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

vii

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 1.1 Latar Belakang............................................................................................ 1 1.2 Perumusan Masalah.................................................................................... 3 1.3 Batasan ........................................................................................................ 3 1.4 Tujuan .......................................................................................................... 3 1.5 Manfaat ........................................................................................................ 4 1.6 Hipotesis ....................................................................................................... 4 1.7 Metodologi Penelitian ................................................................................... 4 1.8 Sistematika Penulisan .................................................................................... 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA................................................................................... 7 2.1 Kapal Katamaran........................................................................................ 8 2.2 Hambatan Kapal........................................................................................... 10 2.3 Katamaran Kapal Katamaran......................................................................... 12

BAB 3 CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)...................................... 17 3.1 Konsep CFD.............................................................................................. 19

3.1.1 Persamaan Dasar Dinamika Fluida dalam CFD ........................................ 19

3.1.2 Penurunan Persamaan Aliran Viskos (Navier-Stokes) ........................... 21

3.2 CFD-Ansys CFX........................................................................................ 22 3.3 Model Kapal .............................................................................................. 23 3.4 Boundary Condition ................................................................................... 25 3.5 Verifikasi Hasil CFD ................................................................................. 28

BAB 4 METODOLOGI PENELITIAN................................................................. 31 4.1 Studi Literatur............................................................................................ 31

viii

4.2 Pengumpulan data. .................................................................................... 31 4.3 Pembuatan Geometri Kapal ...................................................................... 32 4.4 Pemilihan Jumlah Grid ............................................................................. 32 4.5 Pendefinisian Model ................................................................................. 33 4.6 Input Data Analisa dan Model Turbulensi ................................................ 37 4.7 Flow Solver (Solution) .............................................................................. 37 4.8 Analisa Hasil ............................................................................................. 38 4.9 Validasi data.............................................................................................. 40 4.10 Pengujian Model Katamaran Simetris di Towing Tank ........................... 40

BAB 5 DATA HASIL SIMULASI......................................................................... 43 5.1 Data Hasil Simulasi................................................................................... 43

BAB 6 ANALISA DAN PEMBAHASAN............................................................. 51 6.1 Konvergensi................................................... ........................................... 52 6.2 Grid Generation.................................................. ...................................... 53 6.3 Analisa Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris............... ........... 53 6.4 Analisa Perbandingan Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris

menggunakan CFD dan Eksperimen 56 6.5 Analisa Hambatan Viskos Lambung Katamaran Simetris.............. .......... 61

6.6 Analisa Perbandingan Hambatan Viskos Lambung Katamaran Simetris menggunakan CFD dan Eksperimen ......................................... 58

6.7 Analisa Hambatan Gelombang Lambung Katamaran Simetris ……… ... 67 6.8 Analisa Form factor Demihull dengan Katamaran Simetris.............. ....... 69

BAB 7 KESIMPULAN............................................................................................. 71 7.1 Umum.................................................. ..................................................... 71 7.2 Saran.................................................. ....................................................... 72

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 73

LAMPIRAN I DISAIN MODEL DAN KONFIGURASI LAMBUNG

KATAMARAN (ANSYS- CFX) ......................................

LAMPIRAN- II DATA HASIL SIMULASI CFD-ANSYS CFX …………….. 95

77

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Konfigurasi katamaran simetris

Gambar 2.1 Diagram Komponen Hambatan Kapal

Gambar 3.1. Diagran komputasi pada program Ansys CFX

Gambar 3.2 Model-model aliran

Gambar 3.3 Pemodelan tanpa free surface

Gambar 3.4 Pemodelan dengan free surface

Gambar 3.5 Dimensi domain untuk pemodelan tanpa free surface

Gambar 3.6 Dimensi domain untuk pemodelan dengan free surface

Gambar 3.7 Kondisi batas untuk pemodelan tanpa free surface

Gambar 3.8 Kondisi batas untuk pemodelan dengan free surface

Gambar 4.1 Hasil penggunaan ukuran grid yang berbeda untuk kapal

Gambar 4.2 Lokasi Kondisi Batas Inlet tanpa free surface

Gambar 4.3 Lokasi Kondisi Batas Outflow

Gambar 4.4 Salah satu contoh lokasi kondisi batas wall.

Gambar 4.5 Lokasi Kondisi Batas Ship

Gambar 4.6 Grafik Konvergensi.

Gambar 4.7 Distribusi kecepatan aliran fluida disekitar badan kapal

Gambar 4.8 Distribusi tekanan aliran fluida disekitar badan kapal.

Gambar 4.9 Digram flowchart pengerjaan Tugas Akhir

Gambar 5.1 Konfigurasi Kapal Katamaran

Gambar 6.1 Konvergensi proses iterasi pada CFD

Gambar 6.2 Initial computational domain pada CFD

Gambar 6.3 Grid independence pada CFD

Gambar 6.4 Koefisien Hambatan Total (Ct) Lambung Katamaran Simetris dengan

Variasi S/L

Gambar 6.5 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Demihull

2

16

18

20

23

23

24

25

26

26

31

34

35

36

36

38

39

39

41

44

52

53

54

55

x

simetris

Gambar 6.6 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Katamaran

simetris pada S/L = 0.2

Gambar 6.7 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara Katamaran

simetris pada S/L = 0.3

Gambar 6.8 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara

Katamaran simetris pada S/L = 0.4

Gambar 6.9 Koefisien Hambatan Viskos (Cv) Lambung Katamaran Simetris dengan

Variasi S/L

Gambar 6.10 Perbandingan CFD dan Eksperimen Hambatan Viskos antara Demihull

Simetris

Gambar 6.11 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos antara Katamaran

Simetris pada S/L = 0.2

Gambar 6.13 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos antara

Katamaran Simetris pada S/L = 0.4

Gambar 6.14 Koefisien Hambatan Gelombang (Cw) Lambung Katamaran Simetris

Dengan Variasi S/L

Gambar 6.15 Perbandingan Form Factor Demihull dan Katamaran Simetris

57

58

59

60

62

63

64

66

67

69

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Ukuran utama geometri kapal katamaran Simetris.

Tabel 5.1 Data Hidrostatik Demihull Kapal Katamaran simetris

Tabel 5.2 Data Hidrostatik Lambung Katamaran Simetris

Tabel 5.3 Data Variasi Kecepatan Kapal

Tabel 5.4 Data Hambatan Total Demihull

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

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

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

Tabel 5.8 Data Hambatan Viskos Demihull

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

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

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

Tabel 5.12 Data Koefisien Hambatan Demihull

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

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

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

Tabel 6.1 Katerakteristik jumlah mesh dan node

Tabel 6.2 Grid independence pada CFD

Tabel 6.3 Data ukuran model tangki percobaan dan CFD

Tabel 6.4 Koefisien hambatan total (CFD)

Tabel 6.5 Koefisien hambatan viskos (CFD)

Tabel 6.7 Koefisien hambatan gelombang (CFD)

Tabel 6.8 Perbedaan Prosentase Form Factor Demihull dan Katamaran Simetris

8

43

44

45

45

45

46

46

46

47

47

47

49

49

49

49

54

54

63

68

68

68

69

xii

DAFTAR SIMBOL

Demihull Salah satu lambung kapal

Simetri Lambung sama disisi dalam

V Volume displacement (m3)

L, LWL Panjang garis air (m)

b Lebar demihull (m)

B Lebar katamaran (m)

T Sarat kapal (m)

S/L Rasio jarak melintang antar demihull dan panjang kapal

v Kecepatan kapal (m/s)

Fr Froude number

Re Reynolds number

RT Hambatan Total (N)

Rv Hambatan Viskos (N)

Cb Koefisien bentuk

CT Koefisien hambatan total

CW Koefisien hambatan gelombang

CV Koefisien hambatan viskos

CF Koefisien hambatan gesek

β Faktor interferensi viskos

τ Faktor interferensi gelombang

WSA Luasan bidang basah kapal (static condition) (m2)

ρ Massa jenis (kg/m3)

1

BAB-1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Aplikasi kapal katamaran sebagai moda transportasi atau angkata laut/ sungai telah

berkembang secara pesat dewasa ini dan nampaknya akan terus berkembang dimasa akan

datang. Drewry Shipping Consultans, Ltd., (1990) menyatakan bahwa 43% dari seluruh

armada angkutan penumpang dan kendaraan yang ada dewasa merupakan kapal tipe

katamaran.

Suatu hal yang membuat kapal katamaran menjadi populer dan sukses digunakan

sebagai moda transportasi adalah tersedianya area geladak (deck area) yang lebih luas dan

tingkat stabilitas yang lebih nyaman dan aman (Insel dan Molland,1992). Disamping itu

katamaran (lambung ganda) dengan bentuk badan yang langsing dapat memperkecil

timbulnya sibakan air dibanding kapal lambung tunggal.

Hambatan adalah komponen paling penting pada kapal. Pada umumnya rasio

kerampingan yang besar dibutuhkan untuk mengurangi tahanan. Lambung kapal harus

seramping mungkin untuk mencapai kecepatan tinggi. Namun, kekurangan utama dari

kerampingan ini adalah berkurangnya stabilitas transversal. Oleh karena itu untuk

menutupi kekurangan dari single body harus diubah menjadi multihull dengan jarak antar

lambung yang tepat (Javanmardi, 2008).

Diketahui bahwa analisa aliran viskos pada lambung pada lambung kapal katamaran

masih sangat terbatas di dalam literatur. Pendekatan lebih banyak didasarkan pada model

potential flow untuk memprediksi untuk memprediksi inteferensi gelombang dan

menentukan separasi optimal antara lambung (demihulls).

Pada kapal katamaran terdapat fenomena yang menarik terkait dengan hambatan yang

terjadi. Dengan menganggap bahwa kapal katamaran terdiri dari 2 badan kapal, maka akan

terjadi interferensi tahanan antara badan kapal tersebut. Hal ini tentu saja akan

mempengaruhi besarnya hambatan kapal katamaran.

2

Gambar 1.1 Konfigurasi katamaran simetris

Perhitungan besarnya hambatan kapal dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu

analitis teoris, numerik, empirik dan ekperimental. Pada cara analitis teoris dikembangkan

persamaan matematis untuk geometri kapal tertentu sehingga hal ini memerlukan waktu

yang sangat lama sehingga tidak menarik.

Salah satu cara dengan memanfaatkan perkembangan teknologi adalah perhitungan

numerik dengan menggunakan apa yang disebut Computational Fluid Dynamics (CFD)

yang memanfaatkan perkembangan teknologi berkecepatan tinggi. Teknik CFD

memungkinkan penyelidikan sebuah model dengan ketelitian yang sangat tinggi tetapi

dengan konsekuensi memerlukan kapasitas memori komputer yang tinggi (Versteeg dan

Malalasekera, 1995).

Perhitungan numerik saat ini menggunakan apa yang disebut Computational Fluid

Dynamic (CFD) yang memanfaatkan perkembangan teknologi berkecepatan tinggi. Teknik

CFD memungkinkan penyelidikan sebuah model edengan ketelitian yang sangat tinggi

tetapi dengan konsekuensi memerlukan kapasitas memori computer yang tinggi

(Utama,2009).

Selanjutnya, dalam Tugas Akhir ini dibahas persoalan tahanan kapal dengan

menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamic (CFD). Metode ini merupakan

3

perhitungan hambatan yang berdasarkan aliran fluida. Dengan menggunakan

Computational Fluid Dynamic (CFD) dapat diketahui fenomena – fenomena yang ada

dalam kapal katamaran yang terkait dengan tahanan kapal. Hasil analisa menggunakan

CFD-Ansys CFX kemudian dilakukan perbandingan dengan hasil pengujian katamaran

Simetris oleh Jammaluddin, Utama dan Molland (2010) pada Towing Tank-LHI sebagai

validasi dari hasil percobaan.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Apa pengaruh jarak demihull secara melintang (S/L) terhadap hambatan kapal

katamaran?

2. Bagaimana pola aliran (tekanan dan kecepatan aliran) dan pengaruh interferensi

yang dihasilkan antar lambung katamaran

3. Berapa besar persentase hasil ANSYS-CFD dengan pengujian di towing tank?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah perlu dilakukan untuk memfokuskan pembahasan

sehingga per-masalahan tidak melebar dan untuk memperoleh hasil akhir yang sesuai

dengan tujuan yang hendak dicapai. Berikut ini merupakan beberapa pokok bahasan

yang akan dikaji, antara lain:

1. Penelitian hanya sebatas teoritis, yaitu semua perhitungan dilakukan dengan

menggunakan bantuan software CFD-Ansys CFX

2. Model kapal katamaran yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah model kapal

ikan penelitian yang dilakukan oleh Utama (2009)

3. Variasi jarak demihull secara melintang (S/L) adalah 0.2; 0.3 dan 0.4

4. Variasi kecepatan yang digunakan adalah Fr 0.19 -0.65

1.4 Tujuan

Adapun tujuan Tugas Akhir ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh jarak demihull secara melintang terhadap hambatan kapal

kata-maran.

2. Mengetahui pengaruh bentuk transom sebagian lambung katamaran (simetris)

terhadap hambatan kapal katamaran.

4

3. Mengetahui pengaruh lambung yang sejajar secara memanjang (unstagger)

terhadap hambatan kapal katamaran.

4. Mengetahui besar persentase hasil CFD dengan pengujian di towing tank.

1.5 Manfaat

1. Memberikan informasi tentang pengaruh bentuk simetris lambung katamaran

terhadap hambatannya.

2. Menambah database tentang kajian kapal katamaran

3. Sebagai bahan pertimbangan kepada pihak-pihak yang tertarik dalam

pengembangan kapal katamaran.

1.6 Hipotesis

Hipotesa penulis adalah variasi rasio jarak demihull (S/L) dan Froude

number berpengaruh terhadap besar hambatan kapal katamaran simetris.

1.7 Metodologi Penelitian

Metode dan langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah

sebagai berikut:

1. Pembuatan geometri model kapal berdasarkan ukuran data kapal yang sudah ada.

Hal ini dimaksudkan agar dapat dilakukan pembandingan hasil yang didapat

dengan penelitian telah dilakukan oleh Jammaluddin, Utama dan Molland (2010)

dengan pengujian Towing Tank kapal katamaran simetris di LHI.

2. Hasil analisa data CFD-Ansys CFX tergantung dari banyaknya jumlah grid

(meshing) yang ditentukan. Selain itu meshing yang digunakan adalah dari yang

renggang sampai yang padat untuk dapat dilakukan grid indepensi.

3. Pendefinisian model dimaksudkan agar model yang telah dibuat dapat dikenali

oleh CFD-Ansys CFX.

4. Input data yang dilakukan adalah pemasukan kondisi batas berdasarkan data

eksperimen. Dan pemilihan model turbulen yang sesuai dengan analisa yang

dimaksud.

5. Selanjutnya adalah proses flow solver, CFD akan membaca data model dan data

input kemudian diselesaikan dengan metode RANS melaui pendekatan iterasi.

5

6. Hasil dari running program ANSYS-CFD adalah berupa hambatan viskos dan

hambatan total.

7. Hasil yang telah didapatkan dikomparasi dengan hasil eksperimen yang telah

dilakukan oleh Utama (2009) dan hasil pengujian kapal katamaran simetris oleh

LHI, diharapkan hasilnya memilki tingkat kesalahan < 5 %.

8. Jika > 5 % akan dilakukan peninjauan ulang model, meshing, Input data.

9. Hasil yang telah memenuhi kriteria akan disusun sebagai Tugas Akhir.

1.8 Sistematika Penulisan

Penulisan pembahasan dalam tugas akhir ini disusun berdasarkan prosedur

penulisan tugas akhir. Dalam penyusunannya dikembangkan menjadi 6 bab.

ABSTRAK

KATA PENGANTAR

DARTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DARTAR TABEL

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi uraian secara umum dan singkat meliputi latar belakang

masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah dan

sistematika penulisan dari tugas akhir yang disusun.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi penjelasan tentang berbagai referensi dan teori yang terkait

dengan judul penelitian yang meliputi perhitungan hambatan suatu kapal,

input data, dan beberapa manfaat yang didapatkan dengan CFD dalam

mengetahui besar hambatan katamaran.

BAB III COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC

Bab ini berisi seluruh pengetahuan dan perkembangan CFD serta kelebihan

dan kekuranganny.

BAB IV METODOLOGI

Pada bab ini akan dituliskan semua yang terkait dengan analisa CFD yang

dilakukan, baik langkah-langkah input CFD maupun hasil CFD yang nantinya

dapat digunakan untuk mendapatkan hasil yang diharapkan.

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN

6

Bab ini berisi tentang pengecekan hasil CFD selesai dilakukan dengan hasil

percobaan, sehingga dapat diketahui berapa besar error dari program ini.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang

telah dilakukan, serta rekomendasi dan saran untuk penelitian selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

7

BAB-2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kapal Katamaran

Terdapat begitu banyak jenis kapal termasuk kapal dengan badan kapal lebih dari

satu seperti kapal katamaran dengan 2 buah badan kapal, trimaran dengan 3 buah badan

kapal dan seterusnya. Terdapat beberapa hal penting yang harus diperhatikan pada saat

merancang kapal katamaran yaitu permasalahan hambatan yang ditimbulkan oleh dua

badan kapal sehingga menghasilkan interferensi diantara kedua lambung tersebut yang

didefinisikan sebagai interferensi viskos yang disebabkan oleh aliran Simetris disekitar

kedua badan kapal dan merupakan pengaruh pada pembentukan boundary layer disekitar

badan kapal serta interferensi gelombang yang disebabkan oleh sistem gelombang antara

kedua badan kapal

Berbagai keuntungan lebih diberikan oleh kapal katamaran dibandingkan dengan

kapal monohull. Kapal katamaran memiliki luasan geladak yang lebih luas dan tingkat

stabiltas transversal yang lebih baik dibandingkan dengan kapal monohull (Insel &

Molland, 1990).

Keuntungan lain dari bentuk kapal katamaran selain dari segi kenyamanan

penumpang adalah bentuk kapal yang berbeda dengan monohull membuat hambatan kapal

katamaran 20 % lebih kecil pada displasemen kapal yang sama. Hal ini membuat kapal

katamaran mampu menurunkan konsumsi bahan bakar sebesar 20% dibandingkan dengan

kapal monohull.

Luasnya layout kapal katamaran memberikan kemudahan dalam desain dan tata

ruang kapal untuk berbagai jenis kapal seperti kapal penumpang serta penataan ruang

untuk kendaraan. Hal ini membuat kapal katamaran telah banyak digunakan oleh pada

berbagai tipe kapal penumpang.

Selain kelebihan yang dimiliki oleh kapal katamaran, kapal katamaran memiliki

beberapa kekurangan seperti penggunaan dua lambung katamaran membuat kapal

katamaran memiliki maneuver yang kurang baik jika dibandingkan dengan kapal

monohull.

Karakteristik hambatan di air tenang kapal katamaran lebih besar dibandingkan

dengan monohull, dimana dominasi hambatan gesek mencapai 40% dari hambatan total

pada kecepatan rendah (Wijholst dan Wargeland, 1996). Penurunan kecepatan kapal

8

katamaran akibat kondisi gelombang yang tinggi tidak jarang ditemui pada kapal

katamaran sehingga kapal katamaran pada umumnya digunakan pada kecepatan tinggi

dengan tingkat penggunaan bahan bakar yang relatif efkonomis.

Menurut (Insel & Molland, 1990), kapal katamaran memberikan kebebasan pada

aspek desain bentuk lambung kapal dan dimensi dari demihull untuk meningkatkan

stabilitas transversal. Hal ini membuat volume dari demihull dapat didistribusikan secara

bebas baik secara transversal maupun longitudinal dibandingkan dengan monohull. Aspek

desain yang fleksibel ini membuat katamaran dapat didesain relatif Simetris terhadap

centerplane.

Pada tugas akhir ini, ukuran utama model kapal katamaran Simetris menggunakan

ukuran utama yang sama dengan model pada pengujian towing tank kapal katamaran

Simetris yang telah dilakukan di Laboratorium Hidrodinamika Indonesia (LHI) oleh

Jammaluddin, Utama dan Molland (2010). Berikut merupakan perbandingan data

hidrostatik kapal katamaran Simetris.

Tabel 2.1 Ukuran utama geometri kapal katamaran Simetris.

Parameter Katamaran simetris Unit

Lwl 1.405 m

b - m

T 0.126 m

WSA 0.715 m2

Volume 0.014 m3

Displasemen 14.5 kg

Cb 0.606

L/1/3 5.830

L/B 3.361

B/T 3.317

2.2 Hambatan Kapal

William Froude (1867) pertama kali memperkenalkan total hambatan kapal yang

terdiri atas dua komponen yaitu hambatan sisa (residual) dan hambatan gesek (friction).

Hambatan sisa dalam hal ini meliputi komponen hambatan wave-making system energies,

eddy dan viscous energy losses akibat bentuk lambung kapal. Sedangkan hambatan gesek

9

kapal diasumsikan sama dengan hambatan gesek suatu pelat datar 2-dimensi yang

mempunyai luas permukaan bidang basah yang sama serta bergerak di air pada kecepatan

sama dengan kecepatan kapal.

Komponen hambatan total pertama kali diperkenalkan oleh W. Froude. Dimana

hambatan total merupakan penjumlahan hambatan gesek (RF) dengan hambatan sisa (RR)

sehingga didapat persamaan:

RTM = RFM + RRM (2.1)

Dimana:

RTM : Hambatan total model dari percobaan.

RFM : Hambatan gesek dari permukaan datar yang memiliki permukaan basah

sama dengan model, yang mana dapat ditentukan dari:

RFM = f S Vn (2.2)

f,n: konstanta, fungsi dari panjang dan sifat permukaan.

RRM : Hambatan sisa dari model.

Dengan menggunakan metode Froude, dapat diperhitungkan untuk koefisien hambatan

kapal full scale dari hasil perobaan model kapal, dengan persamaan koefisien hambatan:

RFT CCC (2.3)

Metode analisa 2-dimensi tersebut diatas tidak cukup meng-refleksikan kontribusi bentuk/

kontur lambung kapal (yang 3-dimensi) terhadap hambatan viskos, sehingga kemudian

Hughes (1954) memperkenalkan metode untuk digunakan dalam korelasi model kapal

dimana total hambatan adalah penjumlahan dari 3 (tiga) komponen:

1. Hambatan gesek (friction) adalah gaya tangential stress yang timbul antara molekul air

dan kulit badan kapal, yang kemudian sebagai hambatan bidang permukaan dengan

area dan panjang yang sama dengan model.

2. Hambatan bentuk (form) adalah komponen hambatan yang dinyatakan dalam bilangan

‘k’, dimana merupakan hambatan diluar batas item diatas dalam kasus lambung yang

10

tercelup cukup dalam. Hughess mengasumsikan bahwa untuk lambung yang

streamline pada aliran turbulent, dapat diekspresikan sebanding dengan hambatan

friction.

3. Hambatan free surface sebagai hambatan gelombang (CW) adalah hambatan yang

timbul akibat pergerakan kapal relatif terhadap air sehingga timbul perbedaan tekanan

pada permukaan (bidang) basah kapal yang selanjutnya menimbulkan wave pattern.

Hambatan gelombang merupakan pengurangan total hambatan (CT) dari penjumlahan

hambatan gesek (CF) dan hambatan bentuk (CF0) dari model.

WOFFT CCCC dimana FFO kCC

WFT CCkC 1 (2.4)

(1+k) disebut form factor dan dapat diperoleh dari eksperimen pada kecepatan rendah (Fr <

0.1) dimana Cw dapat diabaikan, sehingga form factor dapat dihitung dengan:

(2.5)

Selanjutnya Standar internasional dari ITTC (1978) dengan judul “1978

Performance Prediction Method for Simple Single Screw Ships”.meng-klasifikasikan

hambatan kapal di air tenang (calm water), secara praktis, dalam 2 (dua) komponen

hambatan utama yaitu hambatan viskos (viscous resistance) yang terkait dengan bilangan

Reynolds dan hambatan gelombang (wave-making resistance) yang tergantung pada

bilangan Froude, dimana korelasi kedua komponen hambatan tersebut diperlihatkan pada

persamaan dibawah ini.

Hambatan total kapal dibagi dalam empat komponen:

CT = (1+k) CF + CR + CF + CAA (2.6)

Dimana,

(1+k) : merupakan form factor.

CF : Hambatan gesek dengan menggunakan ITTC ’57.

CR : Hambatan sisa dari percobaan model.

CF : Roughness Allowance (0 for smooth model).

11

CAA : Air Resistance (assumed 0 for model without superstructure).

Metode untuk mendapatkan k dengan pengukuran pada kecepatan rendah

dimana CR diasumsikan mendekati 0 dan (1+k) = CT/CF. Dengan penurunan

sebagai berikut:

CR 0

CF 0 (0 for smooth model).

CAA 0 (assumed 0 for model without superstructure).

Sehingga,

CT = (1+k) CF + CR + CF + CAA

= (1+k) CF + 0

CT = (1+k) CF

(1+k) = CT/CF

Pada pakteknya, percobaan pada kecepatan rendah memiliki kelemahan

dalam menjamin keakuratan hasil yang didapat sehingga terdapat metode lain

dalam memperhitungkan hambatan, yaitu metode yang diusulkan oleh Prohaska.

Mengasumsikan CRM = a Fnn pada kecepatan rendah (pada umumnya

Fn<0.2) sehingga didapat persamaan hambatan total kapal sebagai berikut:

CT = (1+k) CF + a Fnn (2.7)

Dimana (1+k), a dan n dapat diselesaikan melalui least square analysis dari

pengukuran pada kecepatan rendah.

2.3 Hambatan Kapal Katamaran

Hambatan kapal katamaran diasumsikan sebagai penjumlahan dari beberapa

komponen yang saling tidak bergantung (independent) agar mudah memecahkan masalah

hambatan kapal dan pengaruh jarak antara lambung (hull separation).

Metode yang digunakan pada pengujian lambung kapal yang konvensional yaitu

dengan membagi hambatan pada beberapa komponen yang didasarkan pada pengukuran

total hambatan dari pengujian model dengan mengestimasi hambatan gesek (friction) dari

formula empiris, atau pengukuran lansung dari komponen-komponen. Kedua metode

tersebut untuk mengidentifikasi komponen-komponen dan asumsi-asumsi yang terkait.

12

Hambatan kapal katamaran memiliki fenomena yang lebih kompleks dibanding

dengan monohull, sebab adanya pengaruh interferensi dan interaksi diantara dua lambung

kapal. Pengaruh interferensi dan interaksi tersebut sangat pedu dikaji secara saksama baik

melalui eksperimen maupun melalui simulasi CFD, agar nantinya hasil ini dapat

memberikan kontribusi didalam memprediksi komponen hambatan dan total hambatan

kapal katamaran.

Pengaruh interferensi dan interaksi yang dimaksud diatas dapat dikelompokkan atas

dua bagian:

1. Interferensi lambung kapal

Aliran air disekitar lambung (demihull) yang simetris adalah tidak simetris yang

disebabkan timbulnya interaksi aliran diantara lambung tersebut yaitu besar tekanan yang

timbul disekitar lambung adalah relatif tidak simetri terhadap garis tengah (centerline)

lambung. Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Usikan kecepatan aliran disekitar lambung (demihull) meningkat, khususnya di area

bagian dalam (tunnel side). Penambahan kecepatan menyebabkan meningkatnya

hambatan skin friction dan memodifikasi fom factor

b. Karena ketinggian gelombang pada belakang lambung (stem) bagian dalam dan luar

adalah berbeda, maka aliran air pada stem memperlihatkan arah ke datam atau ke arah

luar. Hal ini mengakibatkan terjadinya spray pada belakang lambung yang selanjutnya

menimbulkan komponen drag.

c. Sebagaimana gelombang yang ditimbulkan dari satu lambung yang mencapai lambung

lainnya, maka luas bidang basah akan berubah, sehingga hambatan skin fiiction juga

berubah.

2. Interferensi Gelombang

Sebagaimana dua labmung kapal katamaran yang secara berdampingan melaju

pada kecepatan tertentu maka pengaruh interfensi dan interaksi hambatan gelombang yang

ditimbulkan dapat diobservasi.

a. Karena adanya perubahan tekanan sekitar, rnaka gelombang (wavemaking). Pada

lambung (demihull) dapat berubah. Dengan kata lain formasi gelombang dari lambung

dapat berbeda dari lambung yang terisolasi.

b. Interaksi gelombang yang ditimbulkan oleh lambung dapat tejadi. Gelombang

transversal dari satu lambung selalu diperkuat oieh lambung lainnya, sedangkan

13

WF CCk 1

pencaran gelombang yang terjadi didepan (bow) dari lambung yang satu dapat

ditiadakan oleh pencaran gelombang dibelakang (stem) dari lambung lainnya atau oleh

refleksi gelombang depan yang sama dari lambung lainnya

c. Refieksi pencaran gelombang dari lambung lainnya membuat fenomena interferensi dan

interaksi menjadi kompleks dan rumit

Dari uraian tersebut memperlihatkan bahwa pengaruh interferensi viskos dan

gelombang sangat signifikan pada kapal katamaran. Interferensi viskos disebabkan oleh

aliran air yang tidak simetri (asymmentric-flow) di sekitar lambung yang mana

memberikan pengruh pada formasi lapisan batas (boundary layer), sedangkan interferensi

gelombang disebabkan interaksi dari gelombang yang ditimbulkan oleh masing-masing

lambung.

Pada bagian ini diuraikan komponen koefisien interaksi hambatan pada demihull

(catamaran) adalah sebagai berikut:

CATWCATFCATCATT CCkC 1

(2.8)

dimana:

= Faktor interferensi hambatan bentuk (form), yang diakibatkan oleh

perubahan tekanan yang terjadi antara dua lambung.

σ = Factor interferensi hambatan gesek (friction), yang diakibatkan oleh

terjadinya penambahan kecepatan aliran diantara dua lambung.

= Faktor interferensi hambatan gelombang (wave), yang diakibatkan oleh

pertemuan dua moda gelombang (dari haluan) diantara kedua

lambung.

Dengan memasukkan efek interferensi yang dihasilkan maka metode untuk

perhitungan hambatan total kapal katamaran dapat memodifikasi dari perhitungan

hambatan total monohull. Modifikasi dapat dilakukan pada metode ITTC ’57, ITTC’78 dan

pegukuran secara langsung untuk mengetahui faktor interferensi (Jammaluddin dan

Utama). Berikut merupakan modifikasi yang dilakukan pada metode ITTC ‘57:

Hambatan total monohull

CT (mono) = CF (mono) + CR (mono)

Hambatan total katamaran

CT (cat) = CF (cat) + CR (cat)

14

= CF + CR

Sehingga hambatan total katamaran

CT (cat) = CF + CR (2.9)

Dimana,

: merupakan faktor interferensi hambatan gesek (friction).

: merupakan faktor interferensi hambatan sisa (residual).

Faktor interferensi hambatan gesek () dapat menginterpretasikan adanya

pertambahan kecepatan pada daerah antar lambung katamaran yang mana faktor ini dapat

diperhitungkan dari integrasi hambatan gesek lokal atas permukaan bidang basah dan

dipengaruhi oleh jarak pisah lambung (S/L). Variasi besarnya jarak pisah lambung (S/L)

dan Froude Number yang mengakibatkan perubahan kecepatan kapal berpengaruh

terhadap besarnya faktor interferensi hambatan sisa () dimana faktor ini dapat diintegrasi

dari hasil percobaan.

Metode lain dalam perhitungan hambatan total katamaran dilakukan dengan

memodifikasi metode perhitungan hambatan total katamaran oleh ITTC ’78:

CT (cat) = CF (cat) + CW (cat)

CT (cat) = (1+ k) CF + CW

Sehingga hambatan total katamaran

CT (cat) = (1+ k) CF + CW (2.10)

Dimana ,

: merupakan faktor interferensi hambatan gesek (friction) sesuai dengan

metode ITTC ’57.

: merupakan faktor interferensi hambatan bentuk (form).

: merupakan faktor interferensi hambatan gelombang (wave).

digunakan dalam perhitungan tekanan disekitar badan kapal. Untuk tujuan

praktis, dan dapat dikombinasikan dalam faktor interferensi hambatan viskos ()

sehingga :

(1+ k) = (1+ k) (2.11)

Sedangkan faktor interferensi hambatan gelombang dapat diperoleh dari hasil

percobaan sehingga diperoleh hambatan total kapal katamaran sebagai berikut:

15

CT (cat) = (1+ k) CF + CW (2.12)

Penurunan rumus Interferensi

Untuk Hambatan Total Monohull

CT (mono) = (1+ k) CF + CW

CW (mono)= [CT - (1+ k) CF ](mono) (2.13)

= [CT - (1+ k) CF ](mono)/ CW (mono)

Dengan catatan bahwa untuk demihull in isolation maka =1 dan = 1.

Untuk Hambatan Total Katamaran

CT (cat) = (1+ k) CF + CW

CW (cat)= [CT - (1+ k) CF ](cat)

= [CT - (1+ k) CF ](cat) / CW (cat) (2.14)

Maka dengan substitusi dari Pers. (11) dan Pers (12) didapat

(mono) = (cat)

[CT - (1+ k) CF ](mono) / CW (mono) = [CT - (1+ k) CF ](cat) / CW (cat)

= CW (cat)/ CW (mono) = [CT - (1+ k) CF ](cat) / [CT - (1+ k) CF ](mono)

Sehingga rumus interferensi

= [CT - (1+ k) CF ](cat) / [CT - (1+ k) CF ](mono)

Secara skematik, pembagian komponen hambatan diperlihatkan

pada skematik diagram dibawah ini.

16

Gambar 2.1 Diagram Komponen Hambatan Kapal

17

BAB-3

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

CFD adalah metode penghitungan, memprediksi, dan pendekatan aliran fluida

secara numerik dengan bantuan komputer. Aliran fluida dalam kehidupan nyata memiliki

banyak sekali jenis dan karakteristik tertentu yang begitu kompleks, CFD melakukan

pendekatan dengan metode numerasi serta menggunakan persamaan-persamaan fluida.

CFD merupakan metode penghitungan dengan sebuah kontrol dimensi, luas dan

volume dengan memanfaatkan bantuan komputasi komputer untuk melakukan perhitungan

pada tiap-tiap elemen pembaginya. Prinsipnya adalah suatu ruang yang berisi fluida yang

akan dilakukan penghitungan dibagi-bagi menjadi beberapa bagian, hal ini sering disebut

dengan sel dan prosesnya dinamakan meshing. Bagian-bagian yang terbagi tersebut

merupakan sebuah kontol penghitungan yang akan dilakukan oleh aplikasi atau software.

Kontrol-kontrol penghitungan ini beserta kontrol-kontrol penghitungan lainnya merupakan

pembagian ruang yang disebutkan tadi atau meshing. Nantinya, pada setiap titik kontrol

penghitungan akan dilakukan penghitungan oleh aplikasi dengan batasan domain dan

boundary condition yang telah ditentukan. Prinsip inilah yang banyak dipakai pada proses

penghitungan dengan menggunakan bantuan komputasi komputer.

CFD adalah penghitungan yang mengkhususkan pada fluida, mulai dari aliran fluida,

heat transfer dan reaksi kimia yang terjadi pada fluida. Atas prinsip-prinsip dasar mekanika

fluida, konservasi energi, momentum, massa, serta species, penghitungan dengan CFD

dapat dilakukan. Secara sederhana proses penghitungan yang dilakukan oleh aplikasi CFD

adalah dengan kontrol-kontrol penghitungan yang telah dilakukan maka kontrol

penghitungan tersebut akan dilibatkan dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang

terlibat. Persamaan-persamaan ini adalah persamaan yang dibangkitkan dengan

memasukkan parameter apa saja yang terlibat dalam domain. Misalnya ketika suatu model

yang akan dianalisa melibatkan temperatur berarti model tersebut melibatkan persamaan

energi atau konservasi dari energi tersebut. Inisialisasi awal dari persamaan adalah

boundary condition. Boundary condition adalah kondisi dimana kontrol-kontrol perhitungan

didefinisikan sebagi definisi awal yang akan dilibatkan ke kontrol-kontrol penghitungan

yang berdekatan dengannya melalui persamaan-persamaan yang terlibat.

Pada proses pemodelan kapal katamaran, analisa CFD akan dilakukan dengan

bantuan software ICEM CFD dan CFX yang merupakan produk dari ANSYS. ICEM CFD

18

digunakan pada tahap pembuatan geometri lambung tahap meshing baik pada model

maupun pada fluida. Sedangkan untuk pengerjaan tahap selanjutnya digunakan CFX.

Analisa CFD yang akan dilakukan pada pemodelan lambung katamaran ini adalah

pemodelan aliran dan perhitungan besarnya drag/ hambatan pada lambung tersebut,

visualisasi aliran fluida. Program CFD terdiri dari tiga tahap yaitu : Pre-processor, Flow

Solver (Solution), dan Post-processor.

Gambar 3.3 memperlihatkan skema perhitungan dengan menggunakan program

Ansys CFX. Struktur ANSYS CFX terdiri dari 4 modul software yang memerlukan

geometri dan mesh untuk memberikan informasi yang dibutuhkan dalam menampilkan

analisa CFD. Komponen ANSYS CFX antara lain ANSYS CFX-Pre sebagai bagian dari

Physics Pre-Processor, dilanjutkan dengan ANSYS CFX-Solver yang bertautan dengan

ANSYS CFX-Solver Manager sebagai bagian untuk memecahkan atau menjalankan

simulasi dan ANSYS CFD-Post yang merupakan modul untuk menampilkan hasil simulasi

yang dirangkai dengan

berbagai visualisasi aliran.

Gambar 3.1. Diagran komputasi pada program Ansys CFX

19

3.1. Konsep Computational Fluid Dynamics

Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan salah satu metode perhitungan

dalam sebuah control dimensi, luas dan volume dengan memanfaatkan bantuan komputer

dalam melakukan perhitungan disetiap elemen-elemen pembaginya. CFD juga

didefinisikan sebagai suatu proses analisa terhadap suatu sistem tertentu yang melibatkan

masalah perpindahan panas, aliran fluida, distribusi kecepatan dan fenomena terkait

dengan dinamika fluida dimana proses perhitungan dan analisa dilakukan dengan

menggunakan komputer (Versteeg dan Malalasekera, 1995).

Penggunaan CFD telah berkembang begitu luas dalam beberapa bidang industri dan

berbagai disiplin ilmu. CFD digunakan untuk melakukan berbagai eksperimen dalam

sebuah komputer dengan menggunakan ekperimen numerik. Penggunaan CFD untuk

tujuan eksperimen memberikan keuntungan yang lebih jika dibandingkan dengan

eksperimen dengan menggunakan model. Efisiensi waktu dan jumlah pengujian yang tak

terbatas serta hasil yang didapatkan dapat diperoleh sesuai dengan pemberian kondisi batas

yang diterapkan dan dapat dianalisa disetiap waktu yang ditentukan menjadikan CFD

memiliki keunggulan tersendiri.

Pada saat ini terdapat berbagai macam perangkat lunak CFD yang dapat digunakan

untuk melakukan analisa seperti Ansys CFX, Fluent, Foltrant, Shipflow dan lain-lain. Pada

pengerjaan Tugas Akhir ini digunakan Ansys CFX untuk analisa aliran fluida beserta

distribusi tekanan dan kecepatan disekitar badan kapal katamaran Simetris.

3.1.1 Persamaan Dasar Dinamika Fluida dalam CFD

Computational Fluid Dynamics merupakan suatu program yang dapat digunakan

untuk menganalisa aliran fluida beserta karakteristik yang ditimbulkan akibat bergeraknya

suatu benda pada fluida tersebut. Persamaan dasar yang digunakan pada CFD merupakan

persamaan yang didasarkan pada dinamika fluida yaitu persamaan kontinuitas, momentum

dan energi. Persamaan-persamaan tersebut merupakan pernyataan matematis dari tiga

prinsip dasar fisika sebagai berikut:

1. Hukum kekekalan massa

2. Hukum kedua Newton, F = m.a

3. Hukum kekekalan energi

20

Pada proses mendapatkan persamaan gerak fluida maka terdapat tiga hal yang harus

menggunakan prinsip-prinsip sebagai berikut:

1. Memilih prinsip fisika dasar dari hokum-hukum fisika (hukum kekekalan massa,

hukum kedua Newton dan hukum kekekalan energi).

2. Menetapkan prinsip-prinsip fisika tersebut dalam pemodelan aliran.

3. Pada penerapan ini, dapat diuraikan persamaan matematis yang meliputi prinsip-

prinsip fisika.

Pada proses pemodelan aliran maka dapat digunakan beberapa metode yaitu

metode kontrol volume dan metode elemen fluida. Pemilihan metode aliran dapat

dijelaskan melalui gambar dibawah ini.

Gambar 3.2 Model-model aliran (a & b) pendekatan control volume hingga, (c &

d) model-model pendekatan elemen fluida tak hingga (Anderson, 1995)

Pada pemodelan dengan menggunakan prinsip (a) dan (c) maka dapat diperoleh

persamaan yang disebut dengan conservation form. Sedangkan pemodelan dengan

menggunakan prinsip (b) dan (d) maka akan diperoleh persamaan yang disebut non-

21

conservation form. Dari penurunan keempat model tersebut, pada dasarnya akan

menghasilkan persamaan yang sama tetapi dengan proses matematis yang berbeda.

3.1.2 Penurunan Persamaan Aliran Viskos (Navier-Stokes)

Persamaan Navier-stokes (PNS) adalah sistem persamaan differensial non-linier yang

mendeskripsikan bagaimana fluida mengalir.

Penurunan persamaan Navier - Stokes dimulai dengan penerapan hukum kedua

Newton : kekekalan momentum (sering bersama massa dan konservasi energi ) yang ditulis

untuk bagian sewenang-wenang dari fluida. Dalam kerangka acuan inersia , bentuk umum

dari persamaan gerak fluida adalah :

di mana

ρ adalah densitas fluida,

adalah derivatif substantif (dikenal juga dengan istilah derivatif dari

material)

v adalah vektor kecepatan,

f adalah vektor gaya benda, dan

adalah tensor yang menyatakan gaya-gaya permukaan yang bekerja

pada partikel fluida.

Sisi kiri dari persamaan menggambarkan percepatan, dan dapat terdiri dari waktu

tergantung atau konvektif efek (juga efek dari koordinat non-inersia jika ada). Sisi kanan

dari persamaan ini berlaku penjumlahan kekuatan tubuh (seperti gravitasi) dan divergensi

stres (tekanan dan tegangan geser).

Aliran viscous merupakan aliran yang dapat dijelaskan dengan menggunakan

persamaan aliran dengan memperhitungkan fenomena pemindahan gesekan (friction),

konduksi/hantaran panas dan atau penyebaran massa.

22

3.2 CFD-Ansys CFX

Pada proses penyelesaian masalah dengan menggunakan CFD-Ansys CFX terdapat

tiga tahap yang harus dilalui, yaitu: Pre-processor, Flow Solver (Solution), dan Post

Processor.

A. Tahap Pre-Processor

Merupakan tahap dimana data diinput mulai dari pembuatan domain serta

pembuatan kondisi batas atau boundary condition. Ditahap ini juga sebuah benda

atau ruangan yang akan dianalisa dibagi-bagi dengan jumlah grid tertentu atau

sering juga disebut dengan meshing. Secara umum, tahap ini terdiri dari:

1. Pemodelan kapal

2. Pembuatan domain fluida

3. Pemodelan kondisi batas

4. Optimasi model yang optimum

5. Pemihan jumlah grid yang optimum

B. Tahap Flow Solver (Solution)

Pada tahap ini dilakukan proses penghitungan data-data input dengan persamaan

yang terlibat secara iteratif. Artinya penghitungan dilakukan hingga hasil menuju

error terkecil atau hingga mencapai nilai yang konvergen. Pada tahap ini dilakukan

perhitungan secara numerik untuk menyelesaikan masalah dengan CFD. Secara

umum tahap ini terdiri dari:

1. Penentuan kondisi batas

2. Pemilihan jenis fluida

3. Penentuan kecepatan model

4. Pemilihan jumlah iterasi yang optimum

5. Penentuan batas konvergensi yang optimum

C. Tahap Post Processor

Tahap Post-Processor merupakan tahap yang digunakan untuk menganalisis,

visualisasi dan mempresentasikan hail interaktif sesuai dengan kasus yang sedang

ditinjau. Hasil perhitungan diinterpretasikan ke dalam gambar, grafik bahkan

animasi dengan pola warna tertentu. Secara umum tahap ini terdiri dari:

1. Perhitungan besar hambatan kapal

2. Perhitungan distribusi kecepatan disekitar badan kapal

3. Perhitungan distribusi tekanan disekitar badan kapal

23

3.3 Model Kapal

Pada proses permodelan, pemodelan kapal dibuat dengan beberapa model yaitu

model demihull (monohull) dan katamaran. Pemodelan kapal dilakukan dengan

menggunakan software Ansys ICEM CFD. Model kapal katamaran dibuat dengan tiga

variasi jarak demihull (S/L) yaitu 0.2; 0.3 dan 0.4.

Terdapat 2 macam pemodelan yang harus dibuat untuk melakukan analisa

hambatan katamaran Simetris dengan menggunakan CFD-Ansys CFX. Model pertama

merupakan pemodelan dengan mendefinisikan bahwa seluruh badan kapal dibawah

permukaan air atau sarat terbenam. Pemodelan ini dilakukan untuk mendapatkan hambatan

viskos dari model kapal.

Gambar 3.3 Pemodelan tanpa free surface.

Model kedua merupakan pemodelan dengan menerapkan free surface yaitu

pemodelan kapal dengan menggunakan dua fluida. Pemodelan dengan menggunakan dua

fluida menggunakan fluida air dan udara dalam proses simulasi. Pemodelan dengan

menerapkan kondisi ini memungkinkan diperoleh hambatan total kapal tanpa mengabaikan

adanya beberapa air yang naik dari batas sarat kapal.

Gambar 3.4 Pemodelan dengan free surface.

24

Pemodelan untuk kedua jenis model tersebut dimodelkan dengan menggunakan

grid tertrahedral untuk bentuk-bentuk unstructural yang digunakan dengan the viscous flow

code untuk komputasi domain dan menggunakan grid quadrilateral dengan the potential

flow code untuk pemodelan kapal dan permukaan air disekitar badan kapal (Jamaluddin,

dkk). Hal ini berhubungan dengan kualitas grid yang digunakan untuk konvergensi dan

keakuratan perhitungan CFD dimana kualitas grid dibahas secara lebih terperinci oleh

Thompson dkk. (1999) dan Deng dkk. (2010).

Pemodelan tidak hanya dilakukan pada kapal tetapi juga pada pemodelan domain.

Domain didefinisikan sebagai lingkup atau tempat untuk kapal dilakukan simulasi dalam

hal ini domain menginterpretasikan fluida yang dilalui oleh kapal. Proses permodelan

domain dilakukan dengan beberapa tahapan untuk mendapatkan ukuran domain yang

optimum. Ukuran domain yang optimum akan digunakan sebagai acuan dan juga

digunakan sebagai domain utama untuk perhitungan pada proses simulasi untuk semua

variasi.

Ukuran domain untuk simulasi dengan seluruh badan kapal sampai dengan sarat

kapal terbenam air untuk mendapatkan hambatan viskos kapal maka menggunakan ukuran

panjang domain kedepan dari kapal sebesar 2 Lwl, panjang kebelakang dari kapal sebesar

3 Lwl, panjang dari sisi-sisi kapal sebesar 1.5 Lwl dan dengan kedalaman domain yang

cukup dari permukaan domain.

3 Lwl 1 Lwl

2 Lwl

Gambar 3.5 Dimensi domain untuk pemodelan tanpa free surface.

Dimensi domain untuk simulasi dengan menggunakan free surface yaitu dengan

menggunakan dua fluida untuk mendapatkan hambatan total kapal maka menggunakan

ukuran panjang domain kedepan dari kapal sebesar 2 Lwl, panjang ke belakang dari kapal

25

3 Lwl, panjang dari sisi-sisi kapal sebesar 1.5 Lwl dan dengan kedalama yang cukup dari

permukaan domain.

7 T

Gambar 3.6 Dimensi domain untuk pemodelan dengan free surface.

3.4 Boundary Condition

Pada proses pendefinisian masalah dalam proses simulasi maka setiap bagian dari

model dan domain harus didefinisikan agar hasil yang diperoleh memiliki tingkat validitas

yang tinggi. Kondisi batas untuk pemodelan tanpa free surface dan dengan menggunakan

free surface akan berbeda. Kedua pemodelan tersebut dilakukan proses simulasi pada

berbagai kecepatan dengan variasi Fr = 0.19-0.65.

Pada pemodelan tanpa free surface, kondisi batas terdiri dari inlet, outlet, wall dan

model itu sendiri yaitu kapal katamaran Simetris . Kondisi batas inlet didefinisikan sebagai

tempat masuknya fluida pada proses simulasi. Pada daerah ini kecepatan mengalirnya

fluida didefinisikan untuk menginterpretasikan besar laju dari fluida yaitu air.

Gambar 3.7 Kondisi batas untuk pemodelan tanpa free surface.

26

Daerah sebagai tempat keluarnya fluida didefinisikan sebagai outlet sehingga pada

daerah ini besarnya tekanan perlu didefinisikan. Kondisi batas wall termasuk daerah

bottom, top dan sidewall didefinisikan sebagai dinding-dinding pembatas domain pada saat

proses simulasi. Kondisi batas pada daerah ini dianggap bahwa kekasaran dari dinding

tidak berpengaruh terhadap besarnya kecepatan fluida yang mengalir sehingga laju fluida

tidak akan mengalami perlambatan kecepatan akibat kekasaran dinding. Berbeda dengan

kondisi batas dari wall, kondisi batas untuk kapal didefinisikan bahwa kekasaran

permukaan badan kapal akan berpengaruh terhadap besarnya laju fluida. Hal ini berarti,

laju fluida akan mengalami perlambatan akibat pengaruh kekasaran badan kapal yang

kemudian CFD mendefinisikan hal tersebut pada proses perhitungan sebagai gaya yang

menghambat laju kapal sehingga diperoleh besarnya hambatan viskos kapal.

Menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Jamaluddin, dkk (2011) pada

pemodelan dengan free surface, kondisi batas terdiri dari inlet, outlet, wall dan model yaitu

kapal katamaran Simetris dimana kondisi batas inlet didefinisikan sebagai tempat

masuknya fluida atau disebut sebagai hulu (downstream) pada proses simulasi. Pada

kondisi ini besarnya kecepatan fluida (sama dengan kecepatan model) dan ketinggian

aliran didefinisikan pada bagian ini. Kondisi batas outlet didefinisikan sebagai tempat

keluarnya fluida dan besarnya komponen tekanan hidostatis perlu didefinisikan pada

daerah ini dan diasumsikan an undisturbed free surface.

Gambar 3.8 Kondisi batas untuk pemodelan dengan free surface.

Pengaruh kekasaran dinding terhadap besarnya laju fluida didefinisikan pada model

kapal sehingga sama seperti halnya pada pemodelan tanpa free surface, pada pemodelan

27

dengan free surface besarnya laju fluida akan mengalami perlambatan akibat kekasaran

dari badan kapal. Pada bagian dasar dari domain dan sisi dari domain sebagai bottom dan

sidewall didefinisikan bahwa pengaruh kekasaran dinding pada daerah ini tidak

berpengaruh pada besarnya laju fluida sehingga laju fluida tidak akan mengalami

perlambatan jika melewati daerah ini.

Perhitungan kondisi dua fluida pada pemodelan free surface didefinisikan

menggunakan kondisi batas a pressure opening yang diterapkan pada bagian atas dari

domain (top surface). Penerapan kondisi batas ini memungkinkan bahwa tidak terdapat air

yang mencapai top surface. Kondisi opening juga digunakan sebagai titik acuan untuk

tekanan.

Kondisi air dimodelkan sebagai fresh water pada temperature 26 C (massa jenis =

999 kg/m3, dynamic viscosity = 1.137 x 10-3 kg/ms). Kondisi udara diasumsikan

compressible (untuk alasan stabilitas komputasi) dan dimodelkan dengan massa molekul

28.96 kg/mole dan dynamic viscosity = 1.8 x 10-5 kg/ms.

Setelah penerapan kondisi batas pada setiap bagian dari domain, langkah

selanjutnya adalah pemilihan model turbulen yang digunakan dan penentuan batas kriteria

konvergensi. Pemilihan model turbulen didasarkan bahwa untuk memecahkan persamaa

yang mengatur fluida, domain fluida dibagi kedalam jumlah sel yang terbatas dan

persamaan ini dirubah kedalam bentuk aljabar melalui proses diskritisasi dimana

menggunakan mentode finite volume (Jamaluddin dkk., 2011). Model turbulen untuk awal

simulasi adalah Shear Stress Transport (SST) seperti yang telah diaplikasikan oleh Menter

(1993a, 1994b).

Pada berbagai penelitian telah banyak dijelaskan mengenai model turbulen dengan

menggunakan SST. Model SST merupakan model yang paling akurat untuk digunakan

pada pemodelan aliran pada NASA Technical Memorandum (Bardina, dkk, 1997). Model

ini pada awalnya banyak digunakan untuk bidang aeronatika tetapi dengan berkembangnya

teknologi, model ini banyak digunakan pada berbagai model industri. Model turbulen ini

memecahkan turbulensi berbasis (k-) pada dinding-dinding dan turbulensi berbasis (k-)

pada aliran massal (Jamaluddin dkk., 2011).

Langkah selanjutnya adalah penetuan batas criteria konvergensi. Penentuan batas

kriteria konvergensi yaitu Root Mean Square (RMS) untuk proses simulasi dengan

residual target value sebesar 10-5. Nilai ini merupakan nilai konvergensi terbaik dan telah

28

banyak digunakan pada berbagai perhitungan aplikasi teknik (Ansys, 2007; Dinham dkk.,

2008).

3.5. Verifikasi Hasil CFD

Proses verifikasi perlu dilakukan untuk pengujian model kapal melalui komputer.

Verifikasi merupakan terminologi untuk menunjukkan tingkat kebenaran dari simulasi

yang dilakukan. Untuk menentukan tingkat kevalidan, dapat dilakukan dengan beberpat

metode yaitu memastikan semua boundary condition dan inisialisasi telah sesuai dengan

teori dan kasus yang ditinjau serta dengan cara membandingkan dengan sebuah

acuan/standart yang telah ada dengan referensi yang jelas. Verifikasi pengujian komputer

dilakukan dengan membandingkan hasil pengujian simulasi model kapal dikomputer

dengan pengujian model kapal pada kolam pengujian.

Penyelidikan secara numerik dimulai dengan Pre processing yang meliputi

pembuatan geometri benda, inisialisasi boundary condition, dan meshing. Hasil yang

diharapkan adalah adanya simulasi dinamis/transient, sehingga akan dipilih mode

unstructured mesh atau dynamic mesh dalam meshing geometri.

Langkah berikutnya adalah tahap pemilihan solver yang meliputi pemilihan

boundary condition, pemilihan model, pemilihan jenis fluida dan struktur, dan pemilihan

solving equation. Penyelesaian persamaan akan menggunakan fasilitas multi-field solver

untuk menggabungkan dua field yang berbeda dalam interaksi fluida-struktur. Tujuan yang

ingin didapatkan dalam simulasi numerik ini adalah mendapatkan gaya/ hambatan pada

lambung kapal dan fenomena interferensi hambatannya dengan mengetahui kecepatan

aliran disekitar lambung dan perubahan tekanan diantara lambungnya dengan

memvariasikan jarak antara lambung.

Dalam simulasi yang dihasilkan akan diketahui besarnya gaya-gaya yang bekerja

pada lambung demihull/ catamaran. Selanjutnya akan dilakukan analisa dan evaluasi data

hasil numerik dan dibandingkan dengan hasil pengukuran eksperimen.

Computational Fluid Dynamics merupakan merupakan penyelesaian numerik

dinamika fluida Bertram (2000). Pada kasus kapal, CFD sangat membantu dalam meng-

ekspresikan fenomene aliran fluida di sekitar lambung kapal, khususnya masalah interfensi

dan interaksi komponen hambatan pada lambung.

Dalam desain kerjanya, problem perlu dideskripsikan dengan menggambarkan

model yang akan dianalisa, sifat-sifat fluida di sekitar model dan penentuan kondisi

29

batasannya. Selanjutnya dalam solver problem akan dihitung dengan pendekatan Navier

Strokes yaitu persamaan kekekalan massa, momentum, dan energi pada setiap titik pada

grid 2D atau 3D. Dari hasil perhitungan tersebut akan didapat hasil output dari simulasi

program CFD.

Keakurasian hasil analisis CFD ditentukan oleh 3 (tiga) faktor (Ansys CFX, 2007)

yaitu:

1. Konvergensi, yaitu analisis kebenaran internal dimana tingkat kesalahan yang

dirancang dipenuhi oleh model yang dikembangkan. Jika nilai konvergensi /

variable value dibawah 10-4.

2. Studi grid independence, yaitu pengetahuan tentang efisiensi pemakaian grid.

3. Verifikasi, yaitu membandingkan hasil CFD dengan data lain yang ada sehingga

secara realistis kebenaran dapat diterima.

30

Halaman ini sengaja dikosongkan

31

BAB-4

METODOLOGI PENELITIAN

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini digunakan metode analisa, simulasi, dan

perhitungan secara matematis dengan tahapan-tahapan sebagai berikut:

4.1 Studi Literatur

Studi literatur yang dilakukan berkaitan dengan konsep hambatan kapal monohull,

hambatan kapal katamaran terutama kapal katamaran Simetris, sistem gelombang yang

dihasilkan oleh kapal serta interferensi baik akibat bentuk badan kapal maupun

gelombang yang dihasilkan. Studi dilakukan dengan referensi dari penelitian-penelitian

yang telah dilakukan sebelumnya, buku-buku literatur dan pencarian data lewat internet.

4.2 Pengumpulan Data

Data yang diperlukan untuk mengerjakan Tugas Akhir dikumpulkan dari berbagai

sumber antara lain melalui referensi penelitian sebelumnya dan browsing data dari

internet. Data yang dibutuhkan seperti data ukuran utama kapal dan hasil pengujian

towing tank oleh penelitian yang telah dilakukan sebelumnya.

4.3 Pembuatan Geometri Model Kapal

Pembuatan geometri badan kapal dilakukan dengan menggunakan data kapal yang

sesuai dengan penelitian sebelumnya yaitu pada pengujian towing tank dengan variasi

jarak demihull (S/L): 0.2, 0.3 dan 0.4 pada berbagai variasi kecepatan pada Froude

Number (Fn): 0.19-0.65. Pembuatan geometri kapal dilakukan dengan menggunakan

bantuan software Maxsurf dan Ansys ICEM CFD.

Pemilihan NURB surface pada pemodelan kapal dengan software Maxsurf

bertujuan agar betuk badan kapal mendekati bentuk model kapal. Setiap bagian dari

model harus dibuat sedemikian rupa sehingga dapat dikatakan sesuai dengan pengujian

model kapal sehingga mampu mempresentasikan kondisi model yang sebenarnya.

Bagian-bagian dari model seperti fluida dan model kapal dibuat melalui Ansys ICEM

32

CFD. Bagian-bagian ini menterjemahkan perilaku dan kondisi fluida maupun kapal disaat

simulasi kapal mulai dilakukan.

4.4 Pemilihan Jumlah Grid (Meshing)

Grid didefinisikan sebagai kumpulan elemen yang bergabung membentuk suatu

bentuk tertentu. Penentuan jumlah grid yang dipakai dalam pemodelan kapal berpengaruh

terhadap tingkat ketelitian dari model tersebut. Semakin kecil ukuran grid yang digunakan

maka akan semakin banyak jumlah grid yang digunakan dan membutuhkan waktu yang

lama untuk melakukan simulasi. Ukuran grid yang kecil akan berpengaruh terhadap

tingkat kehalusan dari setiap bagian badan kapal. Penggunaan ukuran grid yang terlalu

besar juga akan berpengaruh terhadap bentuk badan kapal yang akan dihasilkan sehingga

dapat mengurangi hasil yang diperoleh. Berikut merupakan gambar perbedaan

penggunaan ukuran grid pada kapal.

Gambar 4.1 Hasil penggunaan ukuran grid yang berbeda untuk kapal.

Ukuran grid yang digunakan juga menentukan hasil yang akan diperoleh tetapi

jumlah grid yang digunakan juga menjadi pertimbangan utama. Penggunaan jumlah grid

yang terlalu sedikit berpengaruh terhadap tingkat akurasi data yang diperoleh setelah

dilakukan simulasi sehingga perlu dilakukan suatu proses untuk mendapatkan jumlah grid

yang optimum.

Jumlah grid yang dipakai pada pemodelan kapal dengan software Ansys ICEM

CFD ditentukan berdasarkan percobaan pemodelan beberapa model dengan berbagai

Ukuran Grid kecil

Ukuran Grid Besar

33

variasi jumlah grid yang selanjutnya dilakukan optimisasi hingga didapatkan jumlah grid

yang optimum. Jumlah grid yang optimum merupakan jumlah grid yang digunakan tidak

berpengaruh terhadap besarnya hasil yang didapatkan. Proses mendapatkan jumlah grid

optimum disebut dengan Grid Independen Study. Grid Independen merupakan salah satu

parameter yang digunakan pada tahap validasi data hasil simulasi numerik menggunakan

ANSYS CFD.

4.5 Pendefinisian Model

Setiap bagian yang telah dibuat dalam software Ansys ICEM CFD harus

didefinisikan terlebih dahulu agar didapatkan data sesuai dengan data percobaan

sesungguhnya. Pendefinisian model dalam hal ini berupa pemberian kondisi batas dari

model yang akan dilakukan simulasi. Kondisi batas dapat berupa kondisi dari aliran

fluida, kondisi kekasaran badan kapal, kondisi massa jenis fluida, kondisi tekanan udara

dan lain-lain.

Pendefinisian model dilakukan dengan menggunakan software Ansys CFX. Pada

proses ini, kapal diasumsikan diam sedangkan fluida diasumsikan sebagai bagian yang

bergerak. Oleh karena itu data kondisi batas seperti kecepatan diterapkan pada domain

yaitu fluida.

Proses simulasi kapal dengan menggunakan CFD-Ansys CFX dilakukan dengan 2

metode simulasi yaitu dengan menggunakan free surface dan tanpa free surface. Simulasi

dengan menggunakan free surface merupakan salah satu metode dengan menerapkan

kondisi 2 fluida (air dan udara) tanpa mengabaikan luapan air hingga diatas batas sarat

kapal sehingga dapat diperoleh besarnya hambatan total kapal. Sedangkan penggunaan

prinsip tanpa free surface merupakan metode dengan menerapkan kondisi 1 fluida (air)

dengan mengabaikan luapan air yang melewati batas sarat sehingga analisa hambatan

hanya diterapkan pada bagian badan kapal yang trercelup kedalam air. Hal ini

memungkinkan untuk memperoleh hambatan viskos kapal dari proses simulasi kapal.

Bagian utama yang harus diterapkan dalam proses simulasi adalah penerapan

kondisi batas untuk domain. Pada simulasi tanpa free surface, jenis fluida yang dipakai

hanya air sedangkan pada simulasi dengan free surface, jenis fluida yang dipakai adalah

air dan udara.

Bagian kedua dari model yang perlu didefinisikan adalah tempat masuknya fluida.

Bagian ini disebut dengan inflow yaitu aliran fluida berlawanan arah dengan arah gerak

34

kapal. Terdapat perbedaan penerapan kondisi batas inflow untuk kedua proses simulasi.

Pada simulasi tanpa free surface, kondisi batas yang harus diterapkan seperti lokasi dari

tempat masuknya fluida (air) dan kecepatan. Data kecepatan diambil sesuai dengan data

kecepatan dari kapal. Pada metode ini, tidak terdapat penerapan kondisi batas udara

sehingga kondisi batas diterapkan pada badan kapal yang tercelup didalam air.

Pada simulasi dengan free surface, penerapan kondisi batas untuk inflow adalah

ketinggian aliran fluida (air dan udara), tekanan udara, gaya gravitasi, suhu fluida dan

model turbulen yang perlu diterapkan. Penerapan kondisi batas ini memungkinkan untuk

penerapan kondisi 2 fluida pada proses simulasi sehingga analisa tidak hanya dilakukan

pada badan kapal dibawah sarat tetapi juga pada badan kapal diatas sarat.

Gambar 4.2 Lokasi Kondisi Batas Inlet tanpa free surface.

Tempat keluarnya fluida didefinisikan sebagai Outflow. Pada bagian ini kondisi

batas yang harus diterapkan adalah pemilihan lokasi dari tempat keluarnya fluida, jenis

dan tekanan dari fluida pada bagian ini. Lokasi bagian ini diletakkan dibelakang buritan

kapal yaitu bagian paling belakang dari domain.

35

Gambar 4.3 Lokasi Kondisi Batas Outflow.

Jenis tekanan pada bagian ini menggunakan static pressure yang berarti tekanan

statis karena tidak adanya tekanan yang timbul akibat gelombang yang dihasilkan oleh

badan kapal. Hal ini diasumsikan bahwa pada bagian ini gelombang yang dihasilkan

akibat gerak kapal sudah tidak terbentuk sehingga tidak terjadi fenomena kembalinya

gelombang yang dapat mengurangi tingkat akurasi dari hasil yang diperoleh.

Bagian-bagian dinding dari domain dianggap sebagai wall. Penerapan kondisi

batas pada bagian ini adalah kondisi batas untuk lokasi dari bagian ini dan pengaruh

tidaknya kekasaran dari dinding. Lokasi dari bagian ini adalah semua dinding-dinding

dari domain kecuali lokasi untuk inflow dan outflow yaitu bagian atas (top), bagian bawah

(ground/bottom), bagian kanan kapal (right wall) dan bagian kiri kapal (left wall).

Pengaruh kekasaran dari dinding kapal pada bagian ini dianggap tidak memiliki

pengaruh terhadap aliran fluida. Pada bagian ini kondisi batas yang diterapkan adalah free

slip yang berarti kecepatan fluida yang mendekati bagian ini tidak akan mengalami

perlambatan sehingga dengan kata lain pada bagian ini tidak memiliki kekasaran.

Penerapan kondisi batas seperti ini membuat dinding-dinding ini tidak memiliki pengaruh

tekanan sehingga hasil akhir simulasi tidak dipengaruhi oleh tekanan dari dinding-dinding

ini.

36

Gambar 4.4 Salah satu contoh lokasi kondisi batas wall.

Pada bagian kapal, kondisi batas yang perlu diterapkan adalah pengaruh kekasaran

badan kapal terhadap aliran fluida sehingga badan kapal pada tahap ini dianggap sebagai

dinding dan lokasi untuk kondisi batas ini. Penerapan dinding pada bagian ini berbeda

dengan penerapan kondisi batas untuk dinding-dinding di sekeliling domain.

Gambar 4.5 Lokasi Kondisi Batas Ship.

Lokasi dari kondisi batas ini adalah pada seluruh badan kapal. Kondisi batas yang

diterapkan adalah no slip dengan tingkat kekasaran dinding adalah smooth wall.

Penerapan kondisi ini berarti bahwa badan kapal memiliki kekasaran dan berpengaruh

terhadap aliran fluida disekitar kapal. Hal ini berarti kecepatan fluida yang mendekati

badan kapal akan mengalami perlambatan yang kemudian meghambat laju kapal sehingga

pada akhir simulasi dapat diketahui besarnya gaya yang menghambat laju kapal.

37

4.6 Input Data Analisa dan Pemilihan Turbulensi

Kondisi batas merupakan salah satu hal terpenting dalam persiapan simulasi

numerik. Selain itu terdapat beberapa hal yang harus dipersiapkan juga sebelum proses

perhitungan dimulai. Hal tersebut meliputi input data analisa seperti pemilihan jenis

fluida yang digunakan beserta massa jenis yang digunakan oleh fluida dan pemilihan

metode turbulensi.

Metode turbulensi berpengaruh terhadap proses perhitungan yang akan dilakukan.

Pemilihan metode ini harus disesuaikan dengan kondisi yang ditentukan kepada model.

Pemilihan metode berarti melakukan pemodelan aliran turbulen untuk model yang diteliti.

Aliran turbulen dipilih karena aliran ini mampu mempresentasikan dengan baik fenomena

fisik yang terjadi disekitar model jika dibandingkan dengan aliran laminar.

Terdapat 3 macam metode turbulensi yang dapat digunakan pada proses perhitungan

ini yaitu k-Epsilon, Shear Stress Transport dan Laminar. Pada proses ini dipilih metode

turbulensi Shear Stress Transport dengan basis pemodelan 2 persamaan yang merupakan

salah satu pendekatan dala pemodelan turbulensi dengan metode RANS (Reynold

Average Navier Stokes).

4.7 Flow Solver (Solution)

Proses perhitungan atau disebut sebagai proses iterasi pada tahap flow solver

dilakukan jika semua data kondisi batas telah ditentukan. Banyaknya proses iterasi

berpengaruh terhadap tingkat akurasi yang dapat diperoleh. Penentuan banyaknya iterasi

dipengaruhi oleh tingkat ketelitian dari model yang telah dibuat. Semakin banyak jumlah

grid yang dipakai dalam pemodelan maka semakin banyak pula iterasi yang perlu

dilakukan untuk perhitungan model tersebut. Proses iterasi akan berhenti jika telah

mencapai batas convergence yang telah ditentukan. Pada proses ini perhitungan dilakukan

hingga menuju nilai error terkecil atau didapatkan nilai yang konvergen. Convergence

criteria yang digunakan dalam proses iterasi menggunakan Ansys CFX adalah 10-5.

Berikut merupakan gambar convergence dari hasil proses iterasi model kapal

dengan menggunakan Ansys CFX.

38

Gambar 4.6 Grafik Konvergensi.

4.8 Analisa Hasil

Langkah terakhir dalam simulasi numerik dengan menggunakan Ansys adalah

tahap Post-Processor. Pada tahap ini dilakukan analisa dan visualisasi dari hasil yang

telah diperoleh. Hasil yang telah diperoleh dianalisa melalui software Ansys CFX Post.

Analisa hasil yang diperoleh berupa perhitungan besarnya hambatan kapal akibat dari

kondisi-kondisi batas yang telah diterapkan sebelumnya.

Besarnya tekanan dan kecepatan aliran fluida disekitar fluida dianalisa untuk

mempersentasikan fenomena interferensi yang dihasilkan disekitar badan kapal. Proses

analisa tekanan dan kecepatan aliran fluida disekitar badan kapal dilakukan dengan

memberikan beberapa node dengan parameter yang sama yaitu jarak node terhadap

centreplane kapal dan ukuran dari setiap node dari semua model yang diuji. Visualisasi

aliran fluida disekitar badan kapal dipresentasikan untuk mengetahui pola aliran fluida

disekitar badan kapal akibat bentuk bentuk lambung katamaran Simetris.

10-5, Batas Konvergensi

39

Gambar 4.7 Distribusi kecepatan aliran fluida disekitar badan kapal.

Gambar 4.8 Distribusi tekanan aliran fluida disekitar badan kapal.

40

4.9 Validasi Data

Setiap data yang telah didapatkan dari hasil simulasi numerik dengan menggunakan

Ansys CFD harus dilakukan validasi data. Terdapat tiga parameter utama pada tahap

validasi data yaitu :

1. Convergence

2. Grid Independence

3. Verifikasi dengan data hasil eksperimen.

Validasi dengan menggunakan grid independence dan convergence dilakukan

sesuai dengan pembahasan sebelumnya. Validasi data dengan menggunakan data hasil

eksperimen merupakan langkah validasi yang dilakukan dengan cara membandingkan

data hasil perhitungan besarnya hambatan kapal beserta komponennya menggunakan

Ansys CFD dengan besarnya hambatan kapal beserta komponennya menggunakan

pengujian di towing tank. Hasil yang diperoleh harus memiliki trend yang sama sehingga

data yang didapat dapat dikatakan valid atau memenuhi.

4.10 Pengujian Model Katamaran Simetris di Towing Tank

Sebagai data untuk komparasi dari perhitungan hambatan pada hullspeed-maxsurf,

maka dilakukan pengujian model pada towink tank. Towing tank yang dipergunakan

adalah towing tank di Laboraturium Hidrodinamika Indonesia dikarenakan lebar kolam

tersebut memenuhi dalam pengujian model katamaran agar tidak terjadi ombak balik

akibat dinding dari kolam.

Hasil dari pengujian di towing tank berupa hambatan total dan koefisien hambatan

totalnya. Hasil pengujian tersebut nantinya akan dibandingkan dengan hasilperhitungan

hambatanmengunkan hullspeed-maxsurf.

Berikut ini merupakan flowchart proses pengerjaan tugas akhir ini :

41

Gambar 4.9 Digram flowchart pengerjaan Tugas Akhir

42

Halaman ini sengaja dikosongkan

43

Bab 5. DATA HASIL SIMULASI

5.1 Data Hasil Simulasi

Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, perhitungan hambatan kapal dilakukan dengan

menggunakan bantuan software CFD-Ansys CFX. Perhitungan hambatan dilakukan

dengan dua proses simulasi yang berbeda yaitu dengan menggunakan free surface dan

tanpa free surface. Proses simulasi kapal dengan menggunakan free surface,

memungkinkan untuk memperoleh hambatan total kapal dengan kondisi batas yang telah

diterapkan. Penerapan kondisi free surface direkomendasikan pada perhitungan hambatan

kapal dengan analisa CFD sesuai dengan pengujian yang telah dilakukan oleh

Jammaluddin dkk. (2011). Pengujian model kapal tanpa menggunakan free surface,

membuat model kapal memiliki keterbatasan dalam perhitungan hambatan total kapal

sehingga hanya didapatkan hambatan viskos kapal dengan kondisi batas yang berbeda

dengan menggunakan free surface.

Pemodelan kapal menggunakan ukuran utama kapal sesuai dengan ukuran model

kapal katamaran Simetris yang telah dilakukan pengujian hambatan total kapal dengan

menggunakan Towing Tank. Terdapat 2 macam bentuk lambung dalam pengujian ini yaitu

demihull dan lambung katamaran simetris. Berikut adalah data hidrostatik dari kedua

bentuk lambung model.

Tabel 5.1 Data Hidrostatik Demihull Kapal Katamaran simetris

Demihull simetris Displacement 7.226 Kg Volume 0.007 m3 Draft to Baseline 0.126 M Immersed depth 0.126 M Lwl 1.405 M Beam wl 0.066 M WSA 0.357 m2 Max cross sect area 0.007 m2 Waterplane area 0.079 m2 Cp 0.766 Cb 0.606 Cm 0.829 Cwp 0.854

44

Tabel 5.2 Data Hidrostatik Lambung Katamaran Simetris

Lambung Katamaran Simetris Displacement 14.5 Kg Volume 0.014 m3 Draft to Baseline 0.126 M Immersed depth 0.126 M Lwl 1.405 M Beam wl 0.418 M WSA 0.715 m2 Max cross sect area 0.013 m2 Waterplane area 0.158 m2 Cp 0.766 Cb 0.606 Cm 0.829 Cwp 0.854

Perhitungan hambatan kapal melalui analisa CFD dilakukan pada berbagai

kecepatan dengan variasi Froude Number (Fr) dan jarak pisah lambung (S/L). Variasi jarak

pisah lambung dilakukan pada 3 variasi yaitu pada S/L = 0.2; 0.3 dan 0.4.

Gambar 5.1 Konfigurasi Kapal Katamaran

Variasi Froude Number dilakukan pada 6 variasi yaitu 0.19; 0.28; 0.37; 0.46; 0.55

dan 0.65. Dengan menggunakan rumus Fr dari Lewis (1980). Berikut proses perhitungan

untuk mendapatkan kecepatan kapal pada Fn = 0.19.

Fn =

Vs =

=

= 0.688 m/s

Sehingga didapatkan kecepatan kapal Vs = 0.688 m/s.

g.LVs

FnLg ..

19.0.405.181.9 x

45

Dengan cara yang sama untuk semua variasi Froude Number kapal sehingga

dihasilkan data variasi kecepatan kapal untuk proses simulasi.

Tabel 5.3 Data Variasi Kecepatan Kapal.

No. Fn Vship [m/s] 1 0.19 0.688 2 0.28 1.030 3 0.37 1.373 4 0.46 1.717 5 0.55 2.059 6 0.65 2.402

Berikut merupakan data hasil simulasi kapal dengan menerapkan free surface pada

proses simulasi CFD pada berbagai kecepatan dengan variasi Froude Number (Fr) dan

jarak pisah lambung (S/L) pada bare hull condition (tanpa tonjolan badan kapal dan

propeller kapal).

Hambatan Total Kapal pada Demihull

Tabel 5.4 Data Hambatan Total Demihull

No. Fr Vship [m/s] RT [N]

1 0.19 0.688 0.57992 2 0.28 1.030 1.44498 3 0.37 1.373 2.7108 4 0.46 1.717 4.44993 5 0.55 2.059 7.05464 6 0.65 2.402 9.03518

Hambatan Total Kapal Katamaran Simetris dengan S/L = 0.2

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

No. Fr Vship [m/s] RT [N]

1 0.19 0.688 1.20415 2 0.28 1.030 2.90756 3 0.37 1.373 5.40362 4 0.46 1.717 9.3338 5 0.55 2.059 13.808 6 0.65 2.402 17.2742

46

Hambatan Total Kapal Katamaran Simetris dengan S/L = 0.3

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

No. Fr Vship [m/s] RT [N]

1 0.19 0.688 1.18066 2 0.28 1.030 2.87071 3 0.37 1.373 5.38129 4 0.46 1.717 9.25786 5 0.55 2.059 13.5295 6 0.65 2.402 16.9539

Hambatan Total Kapal Katamaran Simetris dengan S/L = 0.4

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

No. Fr

Vship [m/s] RT [N]

1 0.19 0.688 1.16809 2 0.28 1.030 2.85839 3 0.37 1.373 5.28021 4 0.46 1.717 9.21262 5 0.55 2.059 13.2615 6 0.65 2.402 16.7866

Proses simulasi dengan tanpa menerapkan free surface memiliki keterbatasan

dalam perhitungan hambatan total kapal sehingga didapatkan komponen hambatan yaitu

hambatan viskos. Hal ini dikarenakan penerapan kondisi batas yang dibuat sedemikian

rupa sehingga perhitungan hambatan hanya ditujukan pada permukaan badan kapal yang

tercelup didalam air. Berikut merupakan data hambatan viskos kapal katamaran Simetris

pada berbagai kecepatan dengan variasi Froude Number (Fr) dan jarak pisah lambung

(S/L) pada bare hull condition (tanpa tonjolan badan kapal dan propeller kapal).

Hambatan Viskos Kapal pada Demihull

Tabel 5.8 Data Hambatan Viskos Demihull

No. Fr Vship [m/s] RV [N]

1 0.19 0.688 0.49811 2 0.28 1.030 1.03627 3 0.37 1.373 1.76035 4 0.46 1.717 2.65097 5 0.55 2.059 3.71082 6 0.65 2.402 4.93279

47

Hambatan Viskos Kapal Katamaran Simetris dengan S/L = 0.2

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

No. Fr Vship [m/s] RV [N]

1 0.19 0.688 1.05165 2 0.28 1.030 2.18837 3 0.37 1.373 3.69331 4 0.46 1.717 5.55792 5 0.55 2.059 7.7703 6 0.65 2.402 10.3324

Hambatan Viskos Kapal Katamaran simetris dengan S/L = 0.3

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

No. Fr Vship [m/s] RV [N]

1 0.19 0.688 1.03448 2 0.28 1.030 2.14367 3 0.37 1.373 3.64155 4 0.46 1.717 5.4704 5 0.55 2.059 7.66088 6 0.65 2.402 10.1861

Hambatan Viskos Kapal Katamaran simetris dengan S/L = 0.4

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

No. Fr

Vship [m/s] RV [N]

1 0.19 0.688 1.02905 2 0.28 1.030 2.13476 3 0.37 1.373 3.63027 4 0.46 1.717 5.45515 5 0.55 2.059 7.63755 6 0.65 2.402 10.1607

Proses untuk mendapatkan komponen hambatan yang lainnya dilakukan dengan

menggunakan rumus empiris yang telah banyak digunakan pada penelitian-

penelitian sebelumnya.

48

Koefisien hambatan total, CT, dan koefisien hambatan gesek CV, didefinisikan

sebagai:

(5.1)

(5.2)

Dimana V adalah kecepatan model dan WSA adalah luas permukaan basah pada

kedua permukaan lambung, dalam hal ini lambung katamaran.

Hambatan total (RT) adalah penjumlahan dari wave making (RW) dan hambatan

viskos (RV). Koefisien hambatan total didefinisikan sebagai :

(5.3)

Hambatan viskos untuk demihull (monohull) dan katamaran didefinisikan sebagai :

(CV) mono = (1+k) CF (5.4)

(CV) cat = (1+k) CF (5.5)

Dimana, k merupakan form factor (efek bentuk terhadap gesekan kulit) dan

merupakan interferensi hambatan viskos. Sedangkan CF merupakan koefisien

hambatan gesek.

Koefisien hambatan gesek dihitungan dengan menggunakan rumus empiris ITTC

’57 didefinisikan sebagai:

(5.6)

Sedangkan harga Reynolds Number (Re) didapat dengan menggunakan rumus

empiris sebagai berikut:

Re =υ

V.Lwl (5.7)

Dengan V merupakan kecepatan kapal, Lwl merupakan panjang garis air kapal dan

merupakan kinematic viscosity dengan harga = 1.18831 x 10-6 m/s2.

Dari hasil yang didapatkan sebelumnya yaitu hambatan total dan hambatan viskos

kapal maka dapat diperoleh harga-harga koefisien komponen hambatan. Berikut

merupakan harga koefisien dari komponen-komponen hambatan.

49

Tabel 5.12 Data Koefisien Hambatan Demihull

Fr RT RV CT

(x 10-3) Cv

(x 10-3) CF

(x 10-3) (1+k)

(x 10-3) Cw

(x 10-3) 0.19 0.580 0.498 6.866 5.897 4.91 1202.29 0.969 0.28 1.445 1.036 7.628 5.470 4.49 1217.51 2.158 0.37 2.711 1.760 8.054 5.230 4.23 1236.30 2.824 0.46 4.450 2.651 8.460 5.040 4.04 1246.82 3.420 0.55 7.055 3.711 9.325 4.905 3.9 1258.34 4.420 0.65 9.035 4.933 8.774 4.790 3.78 1266.60 3.984

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

Fr RT RV CT

(x 10-3) Cv

(x 10-3) CF

(x 10-3) (1+ k) (x 10-3)

Cw (x 10-3)

0.19 1.204 1.052 7.118 6.217 4.91 1267.41 0.969 0.28 2.908 2.188 7.663 5.768 4.49 1283.75 2.158 0.37 5.404 3.693 8.016 5.479 4.23 1295.10 2.824 0.46 9.334 5.558 8.860 5.276 4.04 1305.19 3.420 0.55 13.808 7.770 9.113 5.128 3.9 1315.61 4.420 0.65 17.274 10.332 8.375 5.009 3.78 1324.67 3.984

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

Fr RT RV CT

(x 10-3) Cv

(x 10-3) CF

(x 10-3) (1+ k) (x 10-3)

Cw (x 10-3)

0.19 1.181 1.034 6.979 6.115 4.91 1246.71 0.969 0.28 2.871 2.144 7.566 5.650 4.49 1257.53 2.158 0.37 5.381 3.642 7.983 5.402 4.23 1276.95 2.824 0.46 9.258 5.470 8.788 5.193 4.04 1284.64 3.420 0.55 13.521 7.661 8.930 5.056 3.9 1297.09 4.420 0.65 16.954 10.186 8.220 4.939 3.78 1305.92 3.984

Tabel 5.15 Data Koefisien Hambatan Demihull Kapal Katamaran Simetris S/L =

0.4

Fr RT RV CT

(x 10-3) Cv

(x 10-3) CF

(x 10-3) (1+ k) (x 10-3)

Cw (x 10-3)

0.19 1.168 1.029 6.905 6.083 4.91 1240.17 0.969 0.28 2.858 2.135 7.534 5.627 4.49 1252.31 2.158 0.37 5.280 3.630 7.833 5.386 4.23 1272.10 2.824 0.46 9.213 5.455 8.745 5.178 4.04 1281.06 3.420 0.55 13.262 7.638 8.753 5.041 3.9 1293.14 4.420 0.65 16.787 10.161 8.139 4.926 3.78 1302.66 3.984

50

Halaman ini sengaja dikosongkan

51

BAB-6

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Pembuatan model dan meshing dilakukan pada Ansys design model (ICEM),

kemudian penyelidikan secara numerik (CFX) dimulai dengan Preprocessing yang

meliputi inisialisasi boundary condition, pemilihan model, pemilihan jenis fluida dan

struktur. Langkah berikutnya adalah tahap pemilihan solver. Tujuan yang ingin didapatkan

dalam simulasi numerik ini adalah mendapatkan gaya/ hambatan pada lambung kapal dan

fenomena interferensi hambatannya dengan mengetahui kecepatan aliran disekitar lambung

dan perubahan tekanan diantara lambungnya dengan meng-variasikan jarak antara

lambung (S/L).

Pada simulasi akan diketahui besarnya komponen hambatan yang bekerja pada

lambung demihull/ catamaran. Simulasi free-surface modelling (pada media air dan udara)

digunakan untuk menghitung besar hambatan total pada lambung. Dinding (wall) untuk

domain fluida pada kondisi free slip yaitu shear stress pada dinding bernilai nol dan

kecepatan di dekat dinding tidak mengalami perlambatan akibat efek gesekan dinding.

Pada simulasi ini, model dibuat dengan kondisi noslip (yaitu terjadi gesekan di permukaan

model). Sedangkan untuk menghitung hambatan viskos, lambung kapal dibenamkan (pada

media air) hingga pada sarat air dengan mengasumsikan kondisi batas atas (top boundary

condition) adalah solid wall dan free slip. Kemudian hambatan gelombang dapat dihitung

dari selisih nilai hambatan total dan hambatan viskos.

Selanjutnya akan dilakukan analisa dan evaluasi data hasil numerik dan

dibandingkan dengan hasil pengukuran eksperimen. Kemudian, melakukan kajian besarnya

nilai faktor interferensi hambatan viskos, lihat Persamaan 2.15, yang terdiri dari faktor

perubahan tekanan disekitar lambung (ø) dan faktor perubahan kecepatan aliran (σ)

diantara lambung kapal dengan mem-variasikan jarak antara lambung karamaran (S/L).

Program CFD terdiri dari 4 (empat) elemen utama :

1. ICEM,yang merupakan desain geometri dan meshing.

2. CFX-pre,adalah boundary condition dan Spesific parameter.

3. Solver,adalah proses iterasi

4. CFX-post, adalah proses analisa.

52

ICEM: penggambaran geometri model, yaitu kumpulan point yang membentuk

curve dan membentuk surface, kemudian proses meshing.

CFX Pre Processor (CFX build): awal pemprograman terdiri dari input masalah

aliran untuk CFD melalui interface. Input meliputi : geometri benda, membentuk grid

generation, penentuan sifat-sifat fluida seperti densitas, viskositas, temperatur fluida.

Kemudian analisa masalah aliran: kecepatan, tekanan didefinisikan sebagai suatu daerah

yang berupa simpul-simpul tiap cell. Jumlah cell dalam grid (mesh) menentukan akurasi

penyelesaian CFD.

Solver (penyelesaian perhitungan): metode numerik solver tersebut terdiri dari

perkiraan variabel yang tidak diketahui dengan menggunakan fungsi sederhana,

diskretisasi dengan substitusi perkiraan-perkiraan tersebut dengan persamaan aliran.

Post Processor : ditampilkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada tahap

sebelumnya, hasil perhitungan dapat dilihat berupa data numerik dan data visual aliran

fluida pada model.

Pada proses validasi ada beberapa parameter penting yang dipertimbangkan yaitu grid

(mesh), convergence, data hasil eksperimen.

6.1 Convergence

Tahap ini, proses iterasi perhitungan akan selalu dikontrol dengan persamaan

pengendali. Jika hasil perhitungan belum sesuai dengan tingkat kesalahan yang ditentukan,

maka komputasi akan terus berjalan. Berikut beberapa grafik RMS yang menunjukkan

convergensi proses iterasi, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 6.1.

Gambar 6.1. Konvergensi proses iterasi pada CFD

10-5, Batas Konvergensi

53

Kriteria root-mean square (RMS) yang digunakan untuk mengecek konvergensi

simulasi free surface adalah dengan residual target value (variable value) mencapai 10-5.

Target criteria (variable value) ini banyak diaplikasi pada komputasi engineering,

sebagaimana yang direkomendasikan dalam ANSYS ICEM manual (2007) dan Dinham dkk

(2008).

6.2 Grid Independence

Besarnya jumlah cell atau grid yang digunakan dalam perhitungan akan

menentukan keakurasian hasil yang diperoleh karena jumlah cell mempengaruhi perubahan

bentuk geometri pada saat pemprosesan hasil. Gambar 6.2 memperlihatkan initial

computational domain. Grid (mesh) di bagian depan lambung berjarak hingga 1.5 panjang

model lambung, di bagian belakang lambung berjarak 4 kali panjang lambung. Kemudian

kesamping berjarak 1.5 kali panjang model, dan jarak di atas 2.5 kali panjang model serta

di bawah 2 kali panjang model lambung. Jarak tersebut sudah cukup memadai untuk

menghindari blockage effect (Utama, 1999; Ahmed dan Soares, 2009). Komputasi untuk

mesh digunakan (multiphase flow calculations) terdiri dari 822,087 dan 1,334,943 mesh

elements untuk demihull dan katamaran seperti yang disajikan pada Tabel 6.1.

Gambar 6.2 Initial computational domain pada CFD

54

Tabel 6.1 Katerakteristik jumlah mesh dan node

Kualitas atau jumlah mesh grid merupakan hal mendasar untuk convergency dan

keakurasian simulasi/komputasi CFD. Kualitas dan nilai grid didiskusikan secara detail

oleh Thompson dkk (1999) dan Deng dkk (2010). Jumlah elemen mesh, 1,334,943, untuk

lambung katamaran adalah cukup optimal dan akurat, dimana jumlah elemen yang

digunakan pada komputasi menunjukkan bahwa kondisi yang ‘grid independence’

sebagaimana yang diperlihatkan pada Gambar 6.3 dan Tabel 6.2. Nilai hambatan

(resistance) untuk jumlah elemen mesh (grid) 1.334.943 dan 1.568.000 adalah konstan dan

sama. Sehingga dapat dikatakan bahwa jumlah mesh 1.334.943 yang dipilih dalam

komputasi CFD telah memenuhi tingkat keakurasian yang cukup baik.

Gambar 6.3 Grid independence pada CFD.

Tabel 6.2 Grid independence pada CFD.

55

Untuk komputasi dan simulasi, digunakan model turbulensi SST (Shear Stress

Transport), (Menter, 1993 dan 1994). Model turbulensi SST telah divalidasi dalam

sejumlah studi/riset (Bardina dkk. 1997; Swennberg, 2000) yang dianggap sebagai model

yang paling akurat untuk berbagai aplikasi aliran. Model turbulen ini memecahkan

turbulensi berbasis (k-ω) pada dinding-dinding dan turbulensi berbasis (k-ε) pada aliran

massal. Komponen hambatan total dan viskos dari hasil komputasi program (CFD).

6.3 Analisa Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris

Hambatan total katamaran simetris didominasi oleh hambatan gelombang.

Pengaruh hambatan gelombang pada kecepatan rendah (Fr < 0.2) dari semua variasi S/L

(S/L = 0.2 – 0.4) memberikan pengaruh yang kecil. Pada kecepatan ini, hambatan total

didominasi hambatan viskos karena pada kecepatan rendah gelombang belum terbentuk

Gambar 6.4 Koefisien Hambatan Total (Ct) Lambung Katamaran Simetris Dengan Variasi

S/L

Gambar 6.4 memperlihatkan koefisien hambatan total kapal dengan menggunakan

lambung demihull dan lambung katamaran simetris dengan variasi jarak pisah lambung.

Besarnya hambatan total diluar prediksi terjadi pada range Froude Number 0.28<Fr<0.37

dimana besar hambatan total katamaran simetris lebih kecil dari demihull. Hal ini sesuai

dengan peneitian yang dilakukan oleh Zaraphonitis, Spanos dan Papanikolaou (2001)

56

bahwa antara range Froude Number 0.33<Fr<0.39, katamaran dengan konfigurasi terjadi

efek interferensi antara kedua lambung meskipun sangat lemah yang disebabkan oleh efek

dari the bow-generated waves yang berjalan berlawanan sepanjang kearah butitan. Pada

kombinasi panjang kapal, range kecepatan kapal dan jarak pisah tertentu, gelombang ini

menghasilkan peningkatan diviasi gelombang dan tekanan hidrodinamis didaerah buritan

kapal. Pada range Fr>0.5 menunujukkan hambatan katamaran Simetris jauh lebih kecil

dan pada Fr>0.4 terdapat hasil hambatan katamaran yang sedikit diluar prediksi. Hal ini

diakrenakan semakin besar jarak pisah lambung katamaran maka hambatan gelombang

yang dihasilkan akan semakin kecil dan adanya perbandingan kecepatan dan panjang yang

berpengaruh terhadap terbentuknya gelombang transversal dan gelombang divergen pada

saat nilai perbandingan semakin meningkat sehingga berpengaruh terhadap besarnya

hambatan viskos yang terbentuk pada kecepatan tinggi.

Sesuai dengan penelitian Zaraphonitis, Spanos dan Papanikolaou (2001) bahwa pada

Fn rendah dan tinggi, hambatan katamaran Simetris lebih kecil sedangkan pada Froude

Number Fr>0.4, hambatan katamaran Simetris cenderung memiliki hasil yang sedikit

diluar prediksi. Pada jarak pisah lambung S/L = 0.3, interferensi antar lambung datar kapal

katamaran Simetris masih terjadi meskipun terjadi begitu lemah dan pada jarak pisah

lambung S/L = 0.4, interferensi yang ditimbulkan antar lambung kapal hampir tidak ada

(Zaraphonitis, Spanos dan Papanikolaou, 2001).

6.4 Analisa Perbandingan Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris

menggunakan CFD dan Eksperimen

Gambar 6.5 memperlihatkan perbandingan hasil simulasi numerik CFD-Ansys

CFX dengan eksperimen hambatan total demihull Simetris . Terdapat perbedaan yang

semakin bertambah besar pada tiap penambahan kecepatan. Pada bilangan Froude Fr =

0.19, hasil simulasi numerik CFD hampir sama dengan eksperimen meskipun terdapat

perbedaan yang sangat kecil yaitu sebesar 1.51%. Prosentase perbedaan semakin

bertambah besar pada Fr = 0.28 dengan prosentase perbedaan antara kedua pengujian

tersebut adalah sebesar 1.91%. Pada bilangan Froude 0.37 hambatan total demihull

Simetris semakin bertambah besar dengan hasil dari simulasi numerik CFD dengan

prosentase perbedaan dari hasil eksperimen sebesar 2.56%.

57

Gambar 6.5 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total

antara Demihull simetris

Penambahan prosentase perbedaan semakin bertambah dengan penambahan sebesar

0.16% dari prosentase sebelumnya. Pada variasi kecepatan selanjutnya yaitu pada Fr =

0.55, prosentase perbedaan hambatan total demihull dibandingkan dengan hasil

eksperimen menjadi sebesar 2.78%. Pada variasi kecepatan terakhir yaitu pada Fr = 0.65,

prosentase perbedaan hasil simulasi numerik dengan hasil eksperimen adalah sebesar

3.2%.

Gambar 6.6 memperlihatkan perbandingan hasil simulasi numerik CFD-Ansys CFX

dengan eksperimen untuk katamaran Simetris pada S/L = 0.2. Perbedaan hasil yang begitu

kecil terlihat pada variasi kecepatan pertama yaitu pada bilangan Froude Fr = 0.19.

Prosentase perbedaan antara hasil simulasi numerik CFD-Ansys CFX dengan eksperimen

pada kecepatan ini sebesar 2.3%.

58

Gambar 6.6 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total antara

Katamaran simetris pada S/L = 0.2

Variasi kecepatan selanjutnya yaitu pada bilangan Froude Fr = 0.28

memperlihatkan hasil yang berbeda dengan sebelumnya. Pada variasi kecepatan ini, hasil

yang didapatkan dari simulasi numerik semakin memperlihatkan perbedaan yang besar

dengan hasil eksperimen. Prosentase perbedaan yang antara hasil simulasi CFD-Ansys

CFX dengan eksperimen adalah sebesar 2.7%. Peningkatan kecepatan dengan penggunaan

Fr = 0.37 memperlihatkan hasil dengan perbedaan yang semakin besar dengan prosentase

perbedaan antara hasil simulasi CFD dan hasil eksperimen dengan prosentase perbedaan

sebesar 2.9%. Perbedaan yang tidak begitu signifikan terjadi pada variasi kecepatan

dengan Fr = 0.46. Pada variasi kecepatan ini prosentase perbedaan antara hasil simulasi

dengan hasil eksperimen hanya bertambah sebesar 0.1%. Penambahan prosentase

perbedaan semakin meningkat terjadi pada Fr = 0.55 jika dibandingkan dengan

penambahan pada Fr = 0.46 dengan penambahan prosentase perbedaan sebesar 0.2%.

Prosentase perbedaan terbesar terjadi pada variasi kecepatan dengan Fr = 0.65. Pada

kecepatan ini, prosentase perbedaan antara hasil simulasi CFD dengan hasil eksperimen

adalah sebesar 3.5%.

59

Gambar 6.7 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total

antara Katamaran simetris pada S/L = 0.3

Gambar 6.7 memperlihatkan perbandingan hasil simulasi CFD dengan hasil

eksperimen pada katamaran Simetris dengan variasi S/L = 0.3. Pada variasi kecepatan

dengan Fr = 0.19, hasil simulasi CFD memperlihatkan hasil yang lebih besar dibandingkan

dengan hasil eksperimen. Prosentase perbedaan antara kedua hasil tersebut adalah sebesar

2.4%. Prosentase perbedaan antara hasil simulasi CFD dengan hasil eksperimen sebesar

2.9% terjadi pada variasi kecepatan dengan Fr = 0.28. Pada variasi kecepatan selanjutnya

yaitu pada Fr = 0.37, prosentase perbedaan hasil simulasi CFD dengan hasil eksperimen

semakin besar dengan prosentase perbedaan diantara keduanya menjadi sebesar 4.2%.

Penambahan prosentase perbedaan yang tidak begitu signifikasn terjadi pada variasi

kecepatan dengan Fr = 0.46 dengan penambahan sebesar 0.5% dibandingkan dengan

penambahan prosentase sebesar 1.3% yang terjadi pada Fr = 0.37. Pada Fr = 0.55, hasil

simulasi CFD semakin bertambah besar dibandingkan dengan hasil eksperimen dengan

prosentase perbedaan diantara keduanya sebesar 3%. Prosentase perbedaan terbesar terjadi

pada 0.65. Pada variasi kecepatan ini, hasil simulasi CFD semakin bertambah besar

dibandingkan dengan hasil eksperimen dengan prosentase perbedaan diantar keduanya

sebesar 3.6 %.

60

Gambar 6.8 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Total

antara Katamaran simetris pada S/L = 0.4

Gambar 6.8 memperlihatkan perbandingan hasil simulasi numerik dengan hasil

eksperimen pada katamaran Simetris dengan variasi S/L = 0.4. Pada variasi kecepatan

pertama yaitu pada Fr = 0.19, terdapat perbedaan hasil antara hasil simulasi CFD dengan

hasil eksperimen hampir sama meskipun terdapat perbedaan yang sangat kecil diantara

keduanya dengan prosentase perbedaan sebesar 1.9%. Pada variasi kecepatan dengan Fr =

0.28, perbedaan hasil simulasi CFD semakin besar dibandingkan dengan hasil eksperimen

dengan prosentase perbedaan diantara keduanya sebesar 2.0%. Pada Fr = 0.37, prosentase

perbedaan antara hasil CFD dengan hasil eksperimen mengalami penurunan dibandingkan

dengan hasil sebelumnya. Pada variasi kecepatan ini, prosentase perbedaan yang terjadi

diantara keduanya adalah sebesar 1%. Pada Fr = 0.46, prosentase perbedaan antara hasil

simulasi CFD dengan hasil eksperimen memperlihatkan hasil dengan prosentase perbedaan

terbesar dengan hasil sebelumnya dengan prosentase perbedaan sebesar 4.5%. Penurunan

prosentase perbedaan antara hasil CFD dengan hasil eksperimen terjadi pada kecepatan

dengan Fr = 0.55 dengan prosentase perbedaan diantara keduanya sebesar 2.6%. begitu

juga pada variasi kecepatan selanjutnya yaitu pada Fr = 0.65, prosentase perbedaan yang

terjadi antara hasil simulasi CFD dengan hasil eksperimen adalah sebesar 1.1%.

61

6.5 Analisa Hambatan Viskos Lambung Katamaran Simetris

Koefisien hambatan viscous (CV) terdiri dari komponen form factor (k) dan

koefisien hambatan gesek (CF). Pada program hullspeed maxsurf menggunakan metode

slender body diman metode ini dapat diaplikasikan untuk menghitung hambatan lambung

kapal yang pipih/tipis (rasio panjang dan lebar yang besar) kemudian nilai form factor (k)

pada lambung katamaran simetris dihitung berdasarkan dari hasil eksperimen oleh Molland

(1996) dimana formulasinya dapat dilihat pada persamaan 6.1:

(1+βk) = 3.03 (L/ 1/3) -0.04 (6.1)

Persamaan (6.1) diperoleh nilai form factor untuk lambung katamaran simetris (1+βk)

sebesar 1.38. Sedangkan untuk menghitung koefisien hambatan gesek (Cf) menggunakan

formula yang direkomendasikan ITTC’57.

(6.2)

(6.3)

Dimana Re = Reynold Number

V = Kecepatan Kapal (m/s)

L = Panjang Kapal (m)

V = Kinematika Viskos

Grafik 6.9 diperlihatkan bahwa besarnya koefisien hambatan viskos (CV) tidak

dipengaruhi oleh perubahan jarak pemisah lambung demihull (S/L) karena form factor

konstan terhadap rasio S/L sedangkan hasil eksperimen oleh Molland (1991) menunjukkan

hambatan viskos bergantung perubahan jarak antara demihull (S/L). walaupun memiliki

perbedaan nilai yang kecil, karena terjadi fenomena interaksi antara lambung demihull.

62

Gambar 6.9 Koefisien Hambatan Viskos (Cv) Lambung Katamaran Simetris dengan

Variasi S/L

Penentuan besarnya hambatan kapal dapat dilakukan melalui beberapa cara yaitu

perhitungan secara analitik (teoritik), pengujian model pada tangki percobaan (eksperimen)

dan menggunakan simulasi model kapal dikomputer (simulasi numerik). Pengujian melalui

tangki percobaan perlu dilakukan untuk tahap perkiraan besarnya daya mesin kapal yang

dibutuhkan. Hasil yang akurat dapat diperoleh dari haril pengujian tangki tetapi besarnya

biaya perlu dikeluarkan untuk melakukan pengujian model pada tangki percobaan.

Pengujian menggunakan simulasi model kapal dikomputer dapat menekan besarnya biaya

yang dibutuhkan dari pengujian tangki.

Proses verifikasi perlu dilakukan untuk pengujian model kapal melalui komputer.

Verifikasi merupakan terminologi untuk menunjukkan tingkat kebenaran dari simulasi

yang dilakukan. Untuk menentukan tingkat kevalidan, dapat dilakukan dengan beberpat

metode yaitu memastikan semua boundary condition dan inisialisasi telah sesuai dengan

teori dan kasus yang ditinjau serta dengan cara membandingkan dengan sebuah

acuan/standart yang telah ada dengan referensi yang jelas. Verifikasi pengujian komputer

dilakukan dengan membandingkan hasil pengujian simulasi model kapal dikomputer

dengan pengujian model kapal pada kolam pengujian.

63

Tabel 6.3 Data ukuran model tangki percobaan dan CFD

Parameter Demihull Simetris Katamaran Simetris Unit

Lwl 1.405 1.405 m

b 0.066 - m

T 0.126 0.126 m

WSA 0.3563 0.7127 m2

Volume 0.007 0.014 m3

Displasemen 7.0233 14.0439 kg

6.6 Analisa Perbandingan Hambatan Viskos Lambung Katamaran Simetris

menggunakan CFD dan Eksperimen

Pengujian melalui tangki percobaan pada katamaran Simetris dilakukan di kolam

pengujian Laboratorium Hidrodinamika Indonesia (LHI) oleh Jammaluddin, Utama dan

Molland (2010). Kolam pengujian di LHI mempunyai dimensi panjang 240 m, lebar 11 m

dan kedalaman 5,5 m. Ukuran model kapal pada tangki percobaan disajikan pada tabel 6.2.

Ukuran model kapal untuk simulasi model kapal dikomputer dibuat sama dengan model

kapal untuk tangki percobaan.

Gambar 6.10 Perbandingan CFD dan Eksperimen Hambatan Viskos

antara Demihull Simetris .

64

Gambar 6.10 memperlihatkan hasil simulasi numerik hambatan viskos CFD-Ansys

CFX dan eksperimen dari demihull Simetris . Pada Fr = 0.19, hambatan viskos antara CFD

dan eksperimen hampir sama meskipun terdapat perbedaan yang sangat kecil dengan

prosentase perbedaan sebesar 1.8%. Penggunaan jumlah grid yang sama untuk pengujian

CFD berpengaruh terhadap besar hasil selanjutnya. Penambahan kecepatan dengan Fr =

0.28 memberikan prosentase perbedaan yang semakin besar antara hasil CFD dan

eksperimen dengan prosentase perbedaan sebesar 2.7%. Penambahan prosentase perbedaan

semakin besar pada Fr = 0.37 yaitu dengan prosentase penambahan sebesar 4.0%. Begitu

juga pada penambahan kecepatan selanjutnya, yaitu pada Fr = 0.46 dan Fr = 0.55,

perbedaan prosentase masing-masing adalah 4.7% dan 5.4%. Prosentase perbedaan

terbesar ditunjukkan pada bilangan Froude Fr = 0.65. Pada kecepatan ini, prosentase

perbedaan antara hasil CFD dan eksperimen adalah sebesar 6%.

Gambar 6.11 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos

antara Katamaran Simetris pada S/L = 0.2

Gambar 6.11 memperlihatkan hasil simulasi numerik CFD-Ansys CFX dan

eksperimen dari katamaran Simetris pada S/L = 0.2. Pada Fr = 0.19, perbedaan hambatan

viskos antara CFD dan eksperimen sangat kecil dengan prosentase perbedaan sebesar

2.6%. Prosentase perbedaan hasil CFD dan eksperimen semakin bertambah besar seiring

dengan penambahan kecepatan yang digunakan yaitu pada Fr = 0.28 menunjukkan

prosentase perbedaan sebesar 3.6%. Pada Fr = 0.37, menunjukkan prosentase perbedaan

65

yang semakin besar yaitu sebesar 4.2%. Prosentase perbedaan hasil CFD dan eksperimen

semakin besar pada Fr = 0.46 dan Fr = 0.55 dengan prosentase perbedaan masing-masing

adalah 4.8% dan 5.4%. Pada Fr = 0.65, prosentase perbedaan terbesar terjadi antara hasil

CFD dan eksperimen dengan prosentase perbedaan diatara keduanya adalah sebesar 6.0%.

Gambar 6.12 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos

antara Katamaran Simetris pada S/L = 0.3

Gambar 6.12 memperlihatkan hasil simulasi numerik CFD-Ansys CFX dan

eksperimen katamaran Simetris pada S/L = 0.3. Prosentase perbedaan terkecil antara hasil

CFD dan eksperimen terjadi pada Fr = 0.19 dengan prosentase perbedaan sebesar 2.4%.

Prosentase perbedaan semakin bertambah besar pada Fr = 0.28 dengan penambahan

prosentase perbedaan sebesar 2.9% dari kecepatan sebelumnya. Penambahan prosentase

perbedaan sebesar 4.2% dari prosentase pada Fr = 0.28 terjadi pada Fr = 0.37 sehingga

membuat hasil CFD semakin bertambah besar dibandingkan dengan hasil eksperimen.

Pada bilangan Froude Fr = 0.46, prosentase perbedaan hasil CFD dan eksperimen

katamaran Simetris semakin besar dengan prosentase perbedaan diantara keduanya

sebesar 4.7%. Begitu juga pada bilangan Froude Fr = 0.55 dan Fr = 0.65, prosentase

perbedaan antara hasil CFD dan eksperimen semakin bertambah besar dari variasi

kecepatan sebelumnya dengan perbedaan prosentase masing-masing sebesar 5.5% dan

6.0%.

66

Gambar 6.13 Perbandingan CFD dan Experiment Hambatan Viskos

antara Katamaran Simetris pada S/L = 0.4

Gambar 6.13 memperlihatkan hasil simulasi numerik CFD-Ansys CFX dan

eksperimen katamaran Simetris pada S/L = 0.4. Prosentase perbedaan terkecil sebesar

2.1% antara hasil CFD dan eksperimen hambatan katamaran Simetris terjadi pada Fr =

0.19. Pada Fr = 0.28, prosentase perbedaan sebesar 2.7% terjadi antara asil CFD dan

eksperimen katamaran Simetris . Prosentase perbedaan sebesar 4.2% terjadi pada bilangan

Froude 0.37 dari perbandingn hasil CFD dan eksperimen. Pada bilangan Froude 0.46,

prosentase perbedaan semakin bertambah menjadi 4.6% dari perbandingan hasil CFD dan

eksperimen katamaran Simetris . Begitu juga pada Fr = 0.55 dan 0.65, prosentase

perbedaan hasil CFD dan eksperimen katamaran Simetris semakin bertambah dengan

penambahan masing-masing sebesar 5.4% dan 6.0%.

67

Interferensi viskos adalah terjadinya peningkatan viskositas fluida diantara dua

lambung demihull karena adanya perubahan tekanan dan penambahan kecepatan aliran

akibat pengaruh dua lambung demihull yang berdekatan.

6.7 Analisa Hambatan Gelombang Lambung Katamaran Simetris

Koefisien hambatan gelombang (Cw) semakin besar dengan bertambahnya jarak

pemisah lambung demihull (S/L) pada Fr 0.45-0.85 sebagaimana diperlihatkan pada

gambar 6.14. Hal ini penting untuk dikaji karena pada umumnya kapal katamaran

beroperasi pada kecepatan Fr 0.4-0.7 (Sahoo, 2006).

Gambar 6.14 Koefisien Hambatan Gelombang (Cw) Lambung Katamaran Simetris Dengan

Variasi S/L

68

Tabel 6.4 Koefisien hambatan total (CFD)

Tabel 6.5 Koefisien hambatan vikos (CFD)

Tabel 6.6 Koefisien hambatan gelombang (CFD)

69

6.8 Analisa Form factor Demihull dengan Katamaran Simetris

Tabel 6.8 Perbedaan Prosentase Form Factor Demihull dan Katamaran Simetris

(1+k) (1+ k) Prosentase Perbedaan Demihull S/L=0.2 S/L=0.3 S/L=0.4 0,2 0,3 0,4

1.179 1.250 1.240 1.228 6% 5% 4% 1.218 1.292 1.276 1.267 6% 5% 4% 1.248 1.325 1.310 1.301 6% 5% 4% 1.271 1.348 1.330 1.324 6% 4% 4% 1.288 1.365 1.349 1.341 6% 4% 4% 1.302 1.388 1.364 1.357 6% 5% 4%

Hasil pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan CFD-Ansys CFX

diperlihatkan pada Tabel 6.8. Besarnya perbedaan form factor yang dihasilkan oleh

masing-masing bentuk lambung memperlihatkan adanya pengaruh interferensi viskos yang

dihasilkan oleh setiap bentuk badan kapal. Hasil ini sesuai dengan pengujian yang

dilakukan oleh Molland (1994, 1996) dimana form factor katamaran akan lebih besar

dibandingkan dengan demihull.

Gambar 6.15 memperlihatkan besarnya form factor yang dihasilkan oleh demihull

(monohull) dan katamaran dalam hal ini katamaran Simetris . Dari grafik diatas terlihat

bahwa besarnya form factor dipengaruhi oleh besarnya kecepatan kapal yang digunakan

dan bentuk kapal yang digunakan. Semakin besar kecepatan yang digunakan maka

semakin besar pula form factor yang dihasilkan.

Gambar 6.15 Perbandingan Form Factor Demihull dan Katamaran

Simetris.

70

Halaman ini sengaja dikosongkan

71

BAB-7

KESIMPULAN

7.1 Umum

Komponen hambatan lambung kapal katamaran memiliki fenomena yang lebih

kompleks dibanding dengan monohull, sebab adanya pengaruh interferensi dan interaksi

diantara dua lambung katamaran. Interferensi hambatan tersebut terdiri atas dua klasifikasi

yaitu interferensi hambatan viskos dan interferensi hambatan gelombang. Interferensi

hambatan viskos diakibatkan oleh terjadinya perubahan tekanan di sekitar kedua lambung

(demihull). Sedangkan interferensi hambatan gelombang disebabkan oleh terjadinya

perubahan pola gelombang di antara lambung katamaran akibat pertemuan dua moda

gelombang dari depan hingga kebelakang lambung.

Dari analisa yang telah dilakukan hasil simulasi CFD-Ansys CFX dan eksperiment

(towing tank) menunjukkan perbedaan nilai komponen hambatan yang relatif kecil, rata-

rata 3%. Kajian yang telah dilakukan terhadap komponen hambatan karena pengaruh jarak

demihull dapat disimpulkan sebagai berikut:

a. Koefisien hambatan total (CT) untuk lambung simetris lebih besar, khususnya pada

bilangan Froude 0.4 – 0.6. Hasil eksperimen memperlihatkan bahwa semakin kecil

jarak antara lambung katamaran (S/L) maka semakin besar hambatan yang terjadi.

Fenomena ini timbul karena adanya efek interaksi viskos dan gelombang diantara

kedua lambung tersebut. Namun dengan jarak dan kecepatan tertentu, efek interaksi

gelombang dapat negatif (menguntungkan) dimana hambatan gelombang yang

ditimbulkan menjadi lebih kecil.

b. Form factor (1+βk) untuk lambung katamaran lebih besar 7% - 10% dari pada form

factor (1+k) untuk demihull (monohull). Hal tersebut mengindikasikan adanya

pengaruh interaksi dan interferensi viskos terhadap jarak antara lambung (S/L).

Semakin besar rasio S/L, maka semakin kecil interferensi viskos β

c. Faktor interferensi hambatan gelombang bervariasi terhadap S/L, dimana nilai τ

semakin kecil dengan membesarnya perubahan jarak antara lambung (S/L). Hal

tersebut diakibatkan oleh ketinggian elevasi gelombang yang semakin kecil pada

area antara lambung dengan semakin besarnya jarak antara lambung.

72

d. Interferensi total hambatan memberikan kontribusi positif, dimana total hambatan

lambung katamaran relatif kecil, pada rasio S/L Fr > 0.5

e. Kajian kapal katamaran menunjukkan Interferensi Hambatan memberikan hasil

yang positif dimana pada variasi jarak S/L = 0.4 dan memberikan hasil hambatan

lebih kecil dengan Fr> 0.56

7.2 Saran

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memperkaya dan memperkuat data base untuk

tujuan ilmiah dalam mempresentasikan pengaruh interferensi komponen hambatan viskos

dan gelombang pada lambung (demihull) kapal katamaran dan selanjutnya dapat

diaplikasikan dalam perhitungan hambatan yang digunakan untuk penentuan tenaga mesin

kapal katamaran pada proses desain kapal.

Untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan analisa stabilitas dari katamaran

simetris untuk mengetahui kemampuan stabiltas kapal sehingga dapat mendukung

penggunaan bentuk badan kapal ini.

73

DAFTAR PUSTAKA

Anderson Jr., J.D., (1995), Computational Fluid Dynamics: The Basic with Application,

McGraw-Hill, Singapore.

Amstrong, T., The Effect of Demihull Separation On The Frictional Resistance Of

Catamarans, FAST, 2003

Bardina, J.E., Huang, P.G., and Coakley, T.J., Turbulence Modelling, Validation, Testing

and Development, NASA Technical Memorandum 110446, 1997.

Bertram, V. (2000), Practical Ship Hydrodynamics, Butterworth-Heinemann, Linacre

House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, UK., pp. 74.

CFX, CFX Manual VII, Ansys 2007

Deng, R., Huang, D., Cheng, J.Li.X., and Yu, L., Discussion of grid generation for

catamaran resistance calculation, Journal of marine Sci. Appl. (2010) 9: 187-191.

Dinham, T.A., Craddock, C., Lebas, A., and Ganguly, A., Use of CFD for hull form and

appendage design assessment on a offshore patrol vessel and identification of a wake

focusing effect, RINA Marine CFD Conference, Southampton, UK., 2008.

Dubrovsky V, Lyakhovitsky A, 2001, Multi-Hull Ships, Backbone Publishing Company,

New York. USA.

Menter,F.R., Zonal Two Equation k- Turbulence Model for Flows, AIAA Paper 93-

2906,1993

Menter,F.R., Two-Equation Eddy-Viscousity Turbulence Model for Engineering

Applications, AIAA Journal, Vol.32 (1994) 289-289.

74

Hughes, G., 1954, "Friction and form resistance in turbulent flow, and a proposed

formulation for use in model and ship correlation". Transactions, Royal Institution of

Naval Architects.

Insel, M., and Molland, A.F., 1990, "An Investigation into the Resistance Components of

High-speed Displacement Catamarans". PhD thesis, University of Southampton.

Jamaluddin, A., Utama, I.K.A.P. and Molland, A.F., Experimental Investigation Into the

Drag Characteristics of Symmetrical and Asymmetrical Staggered and Unstaggered

Catamaran, International Conference on Ship & Offshore Technology (ICSOT)-

Indonesia 2010, Surabaya, 11- 12 Novenber 2010.

Lewis, Edward V. 1980. Principles of Naval Architecture Second Revision, Volume II,

Resistance, Propulsion and Vibration. Jersey City, NJ : The Society of Naval

Architects & Marine Engineers.

Lord Kelvin (Sir William Thomson) (1887b). “On Ship Waves”. Proc. Inst. Of Mechanical

Engineering.

Moraes, H.B., Vasconcellos, J.M., and Latorre, R.G., March 2004. Wave resistance for

high-speed catamarans, Computer Networks and ISDN Systems 26, 6-8:711-719.

Niekerk,J, Comparison of Catamaran Hull Type, Issue of Power Multihulls Magazine,

2000

Tarafder, Md Shahjada., Suzuki, Kazuo., 2006, “Computation of wave-making resistance

of a catamaran in deep water using a potential-based panel method” Faculty of

Engineering, Yokohama National University, Japan.

Thompson, J.F., Soni, B.K., and Weatherill, N.P., Handbook of Grid Generation, CRC

Press., 1999.

75

Utama, I.K.A.P., Jamaluddin,A., Widodo, B., dan Aryawan, WD., The use of free surface

CFD modeling technique to predict catamaran resistance components, Development

in Marine CFD, IIT Madras, Chennai, India, 18-19 November, 2011

Utama, I.K.A.P. 1999, An Investigation of the Viscous Resistance Components of

Catamaran Forms, PhD Thesis, Faculty of Engineering and Applied Science,

University of Southampton, UK.

Utama, I.K.A.P dan Hantoro R. 2010. “Computational Fluid Dynamic (CFD) dengan

ANSYS CFX”, ITS Surabaya.

Versteeg H.K., and Malalasekera W., (1995), An Introduction to Computational Fluid

Dynamics, Longman Scientific & Technical, England.

Yaakob,Omar., Ghani, Mohd. Pauzi Abd., Mukti, Mohd. Afifi Abd., Nasirudin, Ahmad.,

Tawi, Kamarul Baharin., Lazim, Tholudin Mat., “The Wake Wash Prediction on an

symmetric Catamaran Hull Form”. Faculty of Mechanical Engineering. UTM.

Zaraphonitis, G., Spanos, D., and Papanikolau, A., “Numerical and Experiment Study on

Wave Resistanceof Fast Displacement symmetric Catamarans”. Ship Desain

Laboratory, National Technical University of Athens, 2011

76

Halaman ini sengaja dikosongkan

LAMPIRAN - I

DISAIN MODEL DAN KONFIGURASI LAMBUNG KATAMARAN

(ANSYS- CFX)

I.1 Komputasi Hambatan Viskos

I.1.1 Komputasi Hambatan Viskos pada Symmetrical Demihull Demihull, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Demihull, Fr=0.28, Vs= 1.03 m/s

77

Demihull, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

Demihull, Fr=0.47 V=1.7 m/s

Demihull, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

78

Demihull, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

79

I.1.2 Komputasi Hambatan Viskos pada Symmetrical Catamaran, S/L=0.2

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

80

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

81

I.1.3 Komputasi Hambatan Viskos pada Symmetrical Catamaran, S/L=0.3

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

82

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

83

I.1.4 Komputasi Hambatan Viskos pada Symmetrical Catamaran, S/L=0.4

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

84

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

85

I.2 Komputasi Hambatan Gelombang

I.2.1 Komputasi Hambatan Gelombang pada Symmetrical Demihull

Demihull, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Demihull, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Demihull, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

86

Demihull, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Demihull, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Demihull, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

87

I.2.2 Komputasi Hambatan Gelombang pada Symmetrical Catamaran, S/L=0.2

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

88

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Catamaran S/L=0.2, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

89

I.2.3 Komputasi Hambatan Gelombang pada Symmetrical Catamaran, S/L=0.3

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

90

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Catamaran S/L=0.3, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

91

I.2.4 Komputasi Hambatan Gelombang pada Symmetrical Catamaran, S/L=0.4

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.19 Vm=0.68 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.28, Vm= 1.03 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.37 Vm=1.37 m/s

92

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.47 Vm=1.7 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.56 Vm=2.0 m/s

Catamaran S/L=0.4, Fr=0.65 Vm=2.4m/s

93

94

LAMPIRAN- II

DATA HASIL SIMULASI CFD-Ansys CFX

II.1. DATA RESISTANCE

Demihull

Fr

V (m/s)

Re

RT

(N) RV

(N) CT

CV

CW

0.19 0.688 1.12E+06 0.49271 0.39521 0.007100 0.006281 0.000819 0.28 1.030 1.68E+06 1.23461 0.81822 0.007634 0.005786 0.001848 0.37 1.373 2.24E+06 2.56803 1.36115 0.008897 0.005381 0.003516 0.46 1.717 2.79E+06 4.62330 2.03338 0.011618 0.005172 0.006446 0.56 2.059 3.35E+06 6.37632 2.75692 0.011397 0.004956 0.006441 0.65 2.402 3.91E+06 7.47854 3.83889 0.009795 0.004817 0.004978

Catamaran S/L= 0.2

Fr

V (m/s)

Re

RT

(N) RV

(N) CT

CV

CW

0.19 0.688 1.12E+06 0.926195 0.81698 0.007511 0.006975 0.0005360.28 1.030 1.68E+06 2.545228 1.69172 0.009180 0.006412 0.0027680.37 1.373 2.24E+06 4.914455 3.01724 0.009980 0.006085 0.0038950.46 1.717 2.79E+06 9.325152 4.22220 0.012134 0.005694 0.0064400.56 2.059 3.35E+06 12.25401 5.68861 0.011096 0.005451 0.0056450.65 2.402 3.91E+06 13.29465 7.72130 0.008786 0.005173 0.003613

95

Catamaran S/L= 0.3

Fr

V (m/s)

Re

RT

(N) RV

(N) CT

CV

CW

0.19 0.688 1.12E+06 0.861544 0.82245 0.006983 0.006706 0.000277 0.28 1.030 1.68E+06 2.347364 1.76715 0.008472 0.006228 0.002244 0.37 1.373 2.24E+06 4.313903 3.04721 0.008762 0.005819 0.002943 0.46 1.717 2.79E+06 9.345039 4.26588 0.012149 0.005546 0.006603 0.56 2.059 3.35E+06 11.34023 5.75121 0.010267 0.005297 0.004970 0.65 2.402 3.91E+06 12.57604 7.65730 0.008375 0.005099 0.003276

Catamaran S/L= 0.4

Fr

V (m/s)

Re

RT

(N) RV

(N) CT

CV

CW

0.19 0.688 1.12E+06 0.849396 0.79751 0.006890 0.006509 0.000381 0.28 1.030 1.68E+06 2.137206 1.68026 0.007713 0.006014 0.001699 0.37 1.373 2.24E+06 4.417395 2.92114 0.008978 0.005629 0.003349 0.46 1.717 2.79E+06 8.807121 4.11338 0.011463 0.005405 0.006058 0.56 2.059 3.35E+06 10.92435 5.54144 0.009882 0.005284 0.004598 0.65 2.402 3.91E+06 12.49241 7.71013 0.008282 0.005113 0.003170

96

II.2. DATA FLOW VELOCITY DAN PRESSURE

Fr= 0.65

X- Position Sym.Cat., S/L= 0.2 Sym.Cat., S/L= 0.3 Sym.Cat., S/L= 0.4

Inner Outter Inner Outter Inner Outter

Velocity

1 2.35706 2.38402 2.36949 2.38816 2.38998 2.39946

2 2.42326 2.42301 2.41503 2.41412 2.41502 2.41248

3 2.46716 2.44614 2.44662 2.43072 2.43440 2.42259

4 2.45211 2.43720 2.43784 2.42563 2.43186 2.42133

5 2.45683 2.43610 2.43378 2.42107 2.41901 2.41331

Pressure

1 2896.91 2898.77 2892.32 2893.84 2887.73 2888.90

2 2893.39 2899.99 2890.14 2894.35 2886.88 2888.71

3 2899.95 2902.26 2894.87 2896.09 2889.78 2889.92

4 2900.81 2900.29 2896.05 2895.30 2891.28 2890.30

5 2901.77 2900.07 2897.09 2894.99 2892.40 2889.91

Fr= 0.56

X- Position Sym.Cat., S/L= 0.2 Sym.Cat., S/L= 0.3 Sym.Cat., S/L= 0.4

Inner Outter Inner Outter Inner Outter

Velocity

1 2.01362 2.03668 2.02637 2.04234 2.04601 2.05413

2 2.07020 2.07001 2.06531 2.06454 2.06744 2.06528

3 2.10773 2.08978 2.09234 2.07874 2.08406 2.07394

4 2.09489 2.08214 2.08407 2.07440 2.08116 2.07288

5 2.09894 2.08116 2.07341 2.06219 2.05493 2.04940

Pressure

1 2114.33 2115.69 2115.35 2116.46 2116.37 2117.22

2 2111.76 2116.59 2113.75 2116.84 2115.74 2117.08

3 2116.58 2118.25 2117.23 2118.11 2117.87 2117.97

4 2117.13 2116.74 2118.06 2117.50 2118.98 2118.25

5 2117.65 2116.49 2118.73 2117.23 2119.81 2117.97

97

Fr= 0.47

X- Position Sym.Cat., S/L= 0.2 Sym.Cat., S/L= 0.3 Sym.Cat., S/L= 0.4

Inner Outter Inner Outter Inner Outter

Velocity

1 1.67971 1.69897 1.68983 1.70317 1.70569 1.71248

2 1.72694 1.72678 1.72233 1.72170 1.72357 1.72178

3 1.75828 1.74330 1.74489 1.73355 1.73744 1.72901

4 1.74759 1.73691 1.73868 1.72993 1.73568 1.72814

5 1.75094 1.73605 1.73580 1.72666 1.72656 1.72244

Pressure

1 1471.34 1472.29 1471.14 1471.91 1470.94 1471.53

2 1469.57 1472.93 1470.04 1472.18 1470.50 1471.43

3 1472.96 1474.09 1472.47 1473.07 1471.97 1472.05

4 1473.28 1472.97 1473.02 1472.61 1472.76 1472.25

5 1473.44 1472.69 1473.39 1472.38 1473.34 1472.06

Fr= 0.37

X- Position Sym.Cat., S/L= 0.2 Sym.Cat., S/L= 0.3 Sym.Cat., S/L= 0.4

Inner Outter Inner Outter Inner Outter

Velocity

1 1.34450 1.35994 1.35241 1.36311 1.36492 1.37037

2 1.38234 1.38223 1.37845 1.37796 1.37925 1.37782

3 1.40746 1.39547 1.39654 1.38746 1.39036 1.38362

4 1.39892 1.39035 1.39159 1.38456 1.38899 1.38293

5 1.40159 1.38961 1.38929 1.38193 1.38172 1.37839

Pressure

1 942.774 943.379 942.36 942.86 941.953 942.334

2 941.640 943.796 941.66 943.03 941.671 942.271

3 943.844 944.542 943.23 943.61 942.615 942.668

4 944.003 943.773 943.56 943.28 943.124 942.796

5 943.933 943.52 943.72 943.10 943.501 942.677

98

Fr= 0.28

X- Position Sym.Cat., S/L= 0.2 Sym.Cat., S/L= 0.3 Sym.Cat., S/L= 0.4

Inner Outter Inner Outter Inner Outter

Velocity

1 1.00880 1.02041 1.01482 1.02287 1.02429 1.02839

2 1.03723 1.03716 1.03438 1.03402 1.03505 1.03399

3 1.05612 1.04712 1.04798 1.04117 1.04341 1.03835

4 1.04973 1.04326 1.04429 1.03900 1.04241 1.03785

5 1.05171 1.04266 1.04258 1.03700 1.03699 1.03446

Pressure

1 530.826 531.167 530.66 530.94 530.499 530.714

2 530.195 531.409 530.27 531.04 530.339 530.678

3 531.458 531.832 531.16 531.37 530.870 530.902

4 531.504 531.354 531.33 531.16 531.163 530.975

5 531.313 531.145 531.35 531.03 531.379 530.911

Fr= 0.19

X- Position Sym.Cat., S/L= 0.2 Sym.Cat., S/L= 0.3 Sym.Cat., S/L= 0.4

Inner Outter Inner Outter Inner Outter

Velocity

1 0.67270 0.68047 0.67679 0.68218 0.683185 0.685933

2 0.69169 0.69167 0.68986 0.68964 0.690374 0.689675

3 0.704324 0.698326 0.69896 0.69442 0.695969 0.692597

4 0.70009 0.695744 0.69653 0.69297 0.695347 0.692279

5 0.70143 0.69528 0.69542 0.69162 0.691778 0.690033

Pressure

1 236.087 236.24 236.06 236.18 236.025 236.120

2 235.812 236.352 235.88 236.23 235.953 236.104

3 236.381 236.537 236.28 236.37 236.188 236.204

4 236.373 236.295 236.35 236.27 236.323 236.238

5 236.197 236.161 236.31 236.19 236.422 236.210

99

Di sebuah desa yang sangat asri dan sejuk, saat itu hari Jum’at, 12 Aparil 1985, saya dilahirkan. Orang tua saya memberikan nama Sutiyo kepada saya dan berharap untuk menjadi manusia yang baik dan senantiasa menyenangkan orang tua.

Saya mulai sekolah formal di TK Al Hikmah di desa tempat tinggal saya, yaitu desa Ngampungan tahun 1989. Di sekolah tersebut saya termasuk anak yang pandai karena merasakan juara 1 pada TK dan juara 2 di TK B. Kemudian saya melanjutkan ke SD Negeri 1 Ngampungan yang merupakan salah satu sekolah dasar favorit ditingkat kecamatan.

Pada tahun 1991, saya melanjutkan ke SLTPN 1 Bareng. SLTPN merupakan singkatan dari Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama

Negeri yang merupakan nama lain dari SMP. Alhamdulillah, lulus dengan peringkat terbaik se-Kecamatan Bareng.

Harapan melanjutkan ke jenjang SMA meredup karena kondi keluarga yang tidak mendukung. Akhirnya dengan tekad yang masih tersisa dan ekonomi yang seadanya, saya melajutkan ke sekolah vokasional (keahlian) dengan mengambil juruasan keahlian asisten perawat pada tahun 1997 dan lulus pada tahun 1998.

Karena takdir Allah, pada tahun 2003, saya memiliki niat untuk melanjutkan ke jenjang SMA dan pada tahun itu pula saya di terima MA Al-Bairuny setalah 2 tahun sebelumnya saya tidak sekolah. Di MA Al Bairuny merupakan sekolah yang membangkit niatku untuk terus sekolah. Sungguh, perjuangan yang tidak mudah, disamping sekolah, saya harus membiaya sekolah dan biaya hidup sendiri sebagai seorang asisten perawat di Rumah Sakit Islam Jombang. Dengan motivasi dari para Bapak dan Ibu guru dan alumni di sekolah, muncul keinginan untuk kuliah.

Jurusan Teknik Perkapalan, Institut Tekonolgi Sepuluh Nopember, Surabya pada tahun 2006 resmi menjadi sekolah formal saya di jenjang Perguruan Tinggi dan menjadi kebanggaan tersendiri karena bisa memasuki salah satu Perguruan Tinggii favorit di Indonesia.

Lingkungan, Pendindik dan Teman yang baru membuka cakrawala wawasan yang lebih luas. Kemudian dengan masuk sebagai anggota Himpunan Jurusan Teknik Perkapalan menuntut saya untuk capak berorganisasi. Jabatan fungsionaris yang pernah diduduki sebagai Kepala Divisi Hubungan Luar Hima Tekpal pada periode 2007-2008 dan Sekretaris Umum Lembaga Kajian Jurusan “As-Safinah” periode 2007-2008.

Sebagai concern (fokus) keahlian di bidang perkapalan, saya mengambil bidang hidrodinamika, yang melipui aspek tahanan dan stabilitas. Ada beberapa software yang saya kuasai dan digunakan untuk melakukan analisa hal-hal tersebut antara lain; Maxsurf Resistance, Maxsurf Motion, Maxsurf Seakeeaping, ANSYS CFX, ANSYS AQWA.

Tugas Akhir (Skripsi) mengambil judul “STUDI PENGARUH INTERFERENSI TERHADAP HAMBATAN PADA KAPAL KATAMARAN SIMETRI MELALUI CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)”. Semoga Skripsi yang saya susun memeberikan manfaat kepada para pembaca yang membutuhkan referensi terkait dengan CFD (Computational Fulids Dynamics).

Kontak person : styahad@gmail.com / 085745524710

BIODATA