Simulasi Rolled Up Vortex Delta Wing dengan CFD

Simulasi rolled-up vortex pada delta wing menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamics) bertujuan untuk menganalisis pembentukan dan evolusi vorteks kuat yang menggulung (roll-up) dari tepi depan sayap bersudut sweep tinggi pada sudut serang besar. Fenomena ini umum terjadi pada pesawat tempur bersayap delta dan konfigurasi UAV tertentu, di mana vorteks tersebut berkontribusi signifikan terhadap peningkatan gaya angkat pada kondisi sudut serang tinggi.

Pada delta wing, aliran yang terpisah dari leading edge tidak langsung menyebabkan stall penuh, tetapi menggulung membentuk struktur vorteks stabil di atas permukaan sayap. Inti vorteks (vortex core) menghasilkan tekanan rendah yang meningkatkan lift. Namun, pada sudut serang yang lebih tinggi lagi, vorteks dapat mengalami vortex breakdown, yang menyebabkan penurunan performa dan ketidakstabilan aerodinamis.

Dalam simulasi CFD, beberapa parameter utama yang dianalisis meliputi:

1. Struktur Vorteks dan Inti Vorteks
   Visualisasi menggunakan vortisitas, Q-criterion, atau λ₂-criterion untuk mengidentifikasi bentuk dan kekuatan vorteks.
2. Distribusi Tekanan dan Koefisien Lift (Cl)
   Analisis distribusi Cp di permukaan sayap untuk memahami kontribusi rolled-up vortex terhadap peningkatan gaya angkat.
3. Lokasi Vortex Breakdown
   Penentuan posisi terjadinya breakdown sepanjang chord atau span sayap.
4. Pengaruh Sudut Serang dan Reynolds Number
   Variasi parameter ini memengaruhi kekuatan, stabilitas, dan struktur vorteks.

Untuk menangkap fenomena rolled-up vortex secara akurat, resolusi mesh di sekitar leading edge dan wilayah vorteks harus cukup halus. Model turbulensi seperti k-ω SST dapat digunakan untuk pendekatan RANS, tetapi untuk studi struktur vorteks yang lebih detail biasanya digunakan LES (Large Eddy Simulation) atau DES (Detached Eddy Simulation), terutama pada analisis vortex breakdown yang bersifat unsteady.

Keunggulan simulasi CFD pada delta wing adalah kemampuannya memberikan visualisasi tiga dimensi terhadap fenomena aliran kompleks yang sulit diamati secara eksperimen. Dengan pendekatan ini, desain sayap dapat dioptimalkan untuk meningkatkan lift pada sudut serang tinggi, memperluas envelope operasi, serta meningkatkan stabilitas aerodinamis secara keseluruhan.