Simulasi CFD pada propeller kapal

Propeller (baling-baling) merupakan salah satu bagian penggerak kapal yang terpenting. Secara umum, propeller disambungkan dengan poros engine kapal sehingga terjadi perputaran yang menyebabkan propleer berputar dan menghasilkan gaya dorong.

Hal utama yang membuat propeller menggerakan kapal adalah bentuk bilah yang miring. Kemiringan propeller ini akan memberi efek gaya dorong (thrust) jika diputar. Thrust yang dihasilkan propeller akan membentuk gelombang spiral di air seperti sekrup. Sudut kemiringan propeller yang disebut dengan sudut pitch. sudut pitch adalah sudut antara bilah dengan garis normal.

Interaksi aliran rotasi yang berinteraksi secara kompleks membuat aliran yang terjadi pada pembentukan gaya dorong dan torsi propeller. Aliran yang kompleks tersebut membuat perhitungan desain propeller menjadi sangat sulit atau bahkan tidak mungkin dilakukan menggunakan analitis murni, terutama penentuan efisiensi atau koefisien torsi. Salah satu metode yang paling umum digunakan untuk mendesain propeller adalah menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD).

Menggunakan CFD kita dapat dengan mudah memprediksi tekanan yang terjadi pada blade-blade propeller, sehingga dengan mengintegralkan distribusi tekanan tersebut pada luas propeller akan diperoleh gaya dorong (thrust) yang dihasilkan, serta gaya yang ke arah tangensial dapat kita gunakan untuk menghitung total torsi yang dibutuhkan untuk memutar propeller:

Distribusi tekanan propeller kapal dengan CFD openFOAM

Selain perhitungan-perhitungan basic seperti gaya-gaya yang terjadi, menggunakan CFD kita juga dapat dengan mudah mempelajari detail dari aliran yang terjadi bahkan interaksinya dengan hull kapal atau perahu, dan dapat dijadikan sebagai acuan analisis secara lebih komprehensif.

Pola streamline pada sekitar propeller kapal dengan CFD openFOAM

Menggunakan CFD kita dapat dengan mudah dan cepat merubah bentuk dan ukuran dari propeller, dibandingkan dengan eksperimen langsung. Adapun parameter-parameter yang umum dibahas pada simulasi propeller adalah torsi atau koefisien torsi terhadap advanced ratio, daya atau koefisien daya terdhadap advanced ratio, gaya dorong atau koefisien gaya dorong terhadap advanced ratio, untuk mengetahui kondisi operasional paling optimal dari propeller. Atau bahkan detail dari aliran fluida, tekanan, atau kavitasi untuk melihat lebih detail fenomena yang terjadi; tentunya parameter-parameter di atas sangatlah tidak linier dan sangat sulit diperhitungkan dengan analitis murni.

Meskipun memiliki kapabilitas dan hasil yang cukup detail dan komprehensif, namun bagi operator yang belum terbiasa menggunakan CFD dapat menjadi kesulitan tersendiri dalam mempelajari nya. Kami memberikan solusi berupa project support serta konsultasi simulasi pada propeller kapal.