DRAG COEFFICIENTS OF COMMON GEOMETRIES Lecturer: Yosua Heru Irawan Department of Mechanical Engineering Sekolah Tinggi Teknologi Nasional

11–4 DRAG COEFFICIENTS OF COMMON GEOMETRIES Koefisien drag memiliki perilaku yang berbeda pada beberapa tipe aliran berdasarkan reynold number nya. Low Re (creeping), moderate Re (laminar), and high Re (turbulent). inertia effects diabaikan pada aliran low Reynolds number (Re < 1), atau dinamakan creeping flows, and fluida mengalir di permukaan benda dengan lancar. Creeping flow, sphere Koefisien drag untuk beberapa geometri adalah tetap pada bilangan Reynolds di atas 104. 22

3

4

5

6

7

Observations from the drag coefficient tables Orientasi benda terhadap arah aliran memiliki pengaruh besar pada koefisien drag. Koefisien drag suatu benda dapat berubah secara drastis dengan mengubah orientasi benda terhadap arah aliran. 28

Drag Coefficients of Vehicles Koefisien drag untuk kendaraan berkisar 1,0 untuk semitrailer besar 0,4 untuk minivan, 0,3 untuk mobil penumpang, dan 0,2 untuk mobil balap. Batas bawah teoritis adalah sekitar 0,1. Secara umum, semakin tumpul kendaraan, semakin tinggi pula koefisien drag. Toyota Prius yang tampak ramping ini memiliki koefisien drag 0,26 salah satu yang terendah untuk mobil penumpang. 9

CONTOH SOAL Sebuah eksperimen pada high reynold number. Total drag force yang bekerja pada sebuah bola dengan diameter D = 12 cm adalah 5,2 N. pressure drag yang bekerja pada bola tersebut adalah 4,9 N. hitung koefisien friction drag dari benda tersebut. (properties udara I atm dan 5o C). Jawab : properties udara pada 1 atm dan 5o C : density = 1,269 kg/m3 Koefisien drag bola untuk aliran turbulen CD = 0,2 Luas front area bola A = D2/4 Total drag force adalah penjumlahan pressure dan friction drag sehingga         friction drag dapat kita cari, 

CONTOH SOAL Salah satu cara untuk menghemat bbm pada mobil adalah dengan memperkecil front area dari mobil tersebut. Misalkan sebuah mobil dengan lebar W = 1,85 m dan tinggi H = 1,70 m dan koefisien drag dari mobil tersebut adalah 0,3. mobil tersebut di modifikasi dengan cara mengurangi tingginya menjadi H = 1,55 m dengan lebar yang tetap sama. hitung berapa bbm dan biaya yang di hemat per tahun. Asumsi : - mobil beroperasi 18.000 km / tahun - kecepatan rata2 mobil 95 km/h - density bbm = 0,74 kg / L - Harga bbm = $ 0,95/L - Heating value bbm = 44.000 kj/kg - Efisiensi mobil = 30 %    

Jawab : Drag force yang bekerja pada benda   nt area dari benda, drag force yang bekerja pada benda sebelum mobil dimodifikasi adalah : Kerja yan n energi yang dipe A adalah fro    g diperlukan untuk menangani drag da rlukan adalah :  

Jumlah bahan bakar dan harga bahan bakar dapat dihitung :   Menghitu front area mobil ng faktor reduksi perubahan ukuran  

CONTOH SOAL Sebuah rambu lalu lintas dengan diameter 50 cm diletakan pada arah normal terhadap arah aliran angin dengan kecepatan 150 km/h (properties 10o C dan 100 Kpa). Hitung drag force yang terjadi pada rambu lalu lintas, dan hitung juga momen bending yang bekerja pada pangkal tiang rambu lalu lintas (tinggi tiang 1,5 m). (drag force pada tiang rambu lalu lintas diabaikan).  

Jawab : Koefisien drag untuk circular disk CD = 1,1 (dari  tabel). Density udara pada 100 Kpa dan 10o C adalah : (pers.gas ideal)   Luas area A = l), drag force yang bekerja rambu lalu lintas adalah : (berdasarkan tabe  pada

Menghitung bending momen pada pangkal tiang rambu lalu lintas :  

CONTOH SOAL Sebuah kapal selam dapat didekati dengan bentuk ellipsoid, dengan diameter 5 m dan panjang 25 m. hitung daya yang dibutuhkan kapal selam tersebut untuk bergerak horizontal dengan kecepatan 40 km/h pada air laut dengan density 1025 kg/m3. Hitung juga daya yang dibutuhkan kapal selam untuk bergerak di udara dengan kecepatan yang sama (density udara 1,3 kg/m3), asumsi aliran turbulen pada kedua kasus tersebut. 

Koefisien drag dari ellipsoid dengan L/D = 25/5 = 5 Jawab :  Koefisien drag dari ellipsoid dengan L/D = 25/5 = 5  adalah CD = 0,1 (aliran turbulen). (dari tabel) Catatan : 1 m/s = 3,6 km/h, V = 40/3,5 = 11,11 m/s  Luas area A = Drag force pa (dari tabel) apal selam adalah :  da k  

Daya yang dibutuhkan untuk menangani drag adalah :  