Report Tugas Kelompok 4 : Metode Numerik 2019

From ccitonlinewiki
Revision as of 23:30, 8 December 2019 by Bagusrana (talk | contribs) (Simulasi CFD SOF)
Jump to: navigation, search

Anggota Kelompok:

  • Fikridiya Bagusrana (1706036154)
  • Rifky Ramadhan Prakoso (1706036330)
  • Mochamad Farhan Zidny (1706986391)
  • Andika Ridwan Pratama (1706986302)

Tugas 1

Berikut adalah governing equation pada mobil yang memiliki percepatan, gesekan, dan hambatan dengan udara.

Sebuah mobil memiliki 3 gaya yang bekerja padanya yaitu:

  • F = m*a
  • F gesek = m*g*cf
  • F hambat = 0.5*cd*rho*area*vt^2

Dengan membagi ketiga gaya tersebut dengan massa didapatkan percepatan total

v'(t)= (F - (F gesek + F hambat))/m

Kemudian apabila disubsitusikan ke turunan dari kecepatan terhadap waktu

v'(t)= v(t)/t

dapat dicari waktu dengan cara membagi kecepatan dengan percepatan total, dimana percepatan total adalah turunan dari kecepatan terhadap waktu

t= v(t) / ((F - (F gesek + F hambat))/m)


Programmobil1.png

Tugas 2

Tugas 3

Case Description

  • Airfoil memiliki karakteristik aerodinamis dan merupakan benda yang sering digunakan contohnya pada pesawat
  • Thrust pada pesawat berpengaruh pada effisiensi aerodinamis, maka dari itu dibutuhkan Cl/Cd yang kecil. Cl dan Cd tergantung pada angle of attack dari airfoil.
  • Airfoil yang digunakan kali ini adalah airfoil NACA 0012
  • Fluida udara yang melewat air foil steady flow dan incompressible, simulasi CFD dalam kondisi adiabatic

Kemudian Airfoil yang digunakan dilakukan variasi pada 6 angle of attack yang berbeda berupa (degrees):

  • 0
  • 2
  • 4
  • 6
  • 8
  • 10

Simulasi CFD SOF

Kemudian dilakukan simulasi airfoil dan didapatkan data sebagai berikut,

TabelDrag.png TabelLift.png

Kemudian data tersebut direpresentasikan dalam bentuk grafik pada excel,

GrafikDrag.png GrafikLift.png

Didapatkan rumus drag berupa y = 0,0099x2 - 0,0223x + 1,1466 dan rumus lift berupa y = -0,0203x2 + 0,6021x - 0,0401.

Optimasi

Dari kedua rumus diatas kemudian dimasukkan dalam program python dibawah ini:

import numpy as np
from scipy.optimize import minimize


def calc_drag(x):#drag
    x1 = x[0]
    drag = 0.0099*x1**2-0.0223*x1**1+1.1466
    return drag

def calc_lift(x): #lift
    x1 = x[0]
    lift = -0.0203*x1**2+0.6021*x1**1-0.0401
    return lift

def objective(x): #volume yang diminimalkan
    return calc_drag(x)

def constraint1(x): #variable SUDUT yang meminimalkan persamaan garis drag
    return 90 - calc_drag(x)
def constraint2(x): #variable SUDUT yang meminimalkan persamaan garis lift
    return 90 - calc_lift(x)

con1=({'type':'ineq','fun':constraint1})
con2=({'type':'ineq','fun':constraint2})
cons = (con1,con2)

x1_guess = 50

x0 = np.array([x1_guess])

sol = minimize(objective,x0, method='SLSQP',constraints=cons, options={'disp':True})

xopt = sol.x
forceopt = -sol.fun

dragopt = calc_drag(xopt) # drag optimal
liftopt = calc_lift(xopt) # lift optimal

print ('sudut optimal = '+str(-xopt[0]))
print ('total force optimal = '+str(forceopt))
print ('drag force optimal = '+str(-dragopt))
print ('lift force optimal = '+str(liftopt))


# In[10]:


import numpy as np
from scipy.optimize import minimize


def calc_drag(x):#drag
    x1 = x[0]
    drag = 0.0099*x1**2-0.0223*x1**1+1.1466
    return drag

def calc_lift(x): #lift
    x1 = x[0]
    lift = -0.0203*x1**2+0.6021*x1**1-0.0401
    return lift

def objective(x): #volume yang diminimalkan
    return calc_lift(x)

def constraint1(x): #variable SUDUT yang meminimalkan persamaan garis drag
    return 90 - calc_drag(x)
def constraint2(x): #variable SUDUT yang meminimalkan persamaan garis lift
    return 90 - calc_lift(x)

con1=({'type':'ineq','fun':constraint1})
con2=({'type':'ineq','fun':constraint2})
cons = (con1,con2)

x1_guess = 50

x0 = np.array([x1_guess])

sol = minimize(objective,x0, method='SLSQP',constraints=cons, options={'disp':True})

xopt = sol.x
forceopt = -sol.fun

dragopt = calc_drag(xopt) # drag optimal
liftopt = calc_lift(xopt) # lift optimal

print ('sudut optimal = '+str(xopt[0]))
print ('total force optimal = '+str(-forceopt))
print ('drag force optimal = '+str(dragopt))
print ('lift force optimal = '+str(liftopt))

Kemudian setelah program dijalan didapatkan hasil sebagai berikut:

Optimization terminated successfully.    (Exit mode 0)
            Current function value: 1.1340421717179265
            Iterations: 5
            Function evaluations: 15
            Gradient evaluations: 5
sudut optimal = -1.1262713580043062
total force optimal = -1.1340421717179265
drag force optimal = -1.1340421717179265
lift force optimal = 0.6122776950656171
Optimization terminated successfully.    (Exit mode 0)
            Current function value: -128.89494468045336
            Iterations: 7
            Function evaluations: 24
            Gradient evaluations: 7
sudut optimal = 95.86991386912578
total force optimal = -128.89494468045336
drag force optimal = 90.00000073492711
lift force optimal = -128.89494468045336