ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4

Transkripsi

1 ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4 TUGAS AKHIR BIDANG KONVERSI ENERGI Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program SarjanaTeknik (S1) Oleh : AHMADI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014 i

2 POSTER ii

3 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Disusun Oleh : Ahmadi Yang telah disahkan oleh : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (Ir. Herry Mujayin Kholik, MT) (Dra. R. Heni Hendaryati,MT) Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin (Ir. Daryono, MT) iii

4 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) Psw. 127 Fax. (0341) Malang LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama : Ahmadi Nim : BidangKeahlian : Konversi Energi No. ST. Pem. TA : E.2.k /106/FT/UMM/III/ 2013 Judul : Analisa aerodinamis pada mobil elektrik menggunakan software ansys 5.4 Pembimbing I : Ir. Herry Mujayin Kholik, MT No Catatan asistensi Tanggal Paraf dosen pembimbing 1 Urutan bab I, latar belakang, rumusan masalah, tujuan yang pas dengan judul. 2 Latar belakang disederhanakan & tujuan. 3 ACC bab I Cari jurnal-jurnal ilmiah ACC bab II Teori & aplikasi ansys dilengkapi & lanjut ke bab III 6 Satu-satu dikoreksi dan dilanjutkan ACC bab III Solusi dari masalah harus dibuat planningnya 9 Dibuat praktis rencana kerjanya Harus faham flowchart & harus detail asal hasil perhitungan 11 Buat kesimpulan dari hasil analisis Siapkan seminar hasil Malang, 26 Agustus 2014 Dosen Pembimbing I Ir. Herry Mujayin Kholik,MT iv

5 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) Psw. 127 Fax. (0341) Malang LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama : Ahmadi Nim : BidangKeahlian : Konversi Energi No. ST. Pem. TA : E.2.k /106/ FT/UMM/III/2013 Judul : Analisa aerodinamis pada mobil elektrik menggunakan software ansys 5.4 Pembimbing II : Dra. R. Heni Hendaryati, MT No Catatan asistensi Tanggal Paraf dosen pembimbing 1 Cari nilai pembanding yang baku Lanjut ke bab II Sumber gambar dicantumkan, persamaan diberi nomor 4 Cek software ansys 5.4 dijelaskan Cari jurnal-jurnal ilmiah ACC bab II Dilanjutkan ke bab III Penulisan persamaan dicantumkan sumbernya 8 ACC bab III, lanjut bab VI Uraikan cara kerja software Bandingkan dengan nilai standart yang menyatakan kondisi aerodinamis 11 Buat kesimpulan dari hasil analisis Persiapkan ujian seminar hasil Malang, 26 Agustus 2014 Dosen Pembimbing II Dra. R. Heni Hendaryati, MT v

6 LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan di bawah ini : Nama : Ahmadi Nim : Tempat/TanggalLahir : Probolinggo/17 September 1990 Jurusan Fakultas Instansi : Teknik Mesin : Teknik : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4 yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. vi

7 ABSTRACT Aerodynamic is a changing movement of a thing because of air resistance when it moves fast. The thing meant here is motorized vehicle includes electric car. Design applied in electric car is aimed to control its aerodynamic to get suitable speed and air resistance when it run. Aerodynamic on this electric car can be calculated by using computation and numerical simulation by using Ansys 5.4. The purpose of this analysis is to decrease drag force, speed difference and fluid pressure above and under the electric car, and to know the aerodynamic force viewed from resistance force coefficient. From the analysis, it is obtained the result of experiment and computer simulation as the supporting of basic theory which has existed previously. Ansys 5.4 can be used to solve such cases in structure, thermal, and fluid. By using Ansys software simulation, it can save expense than experiment method and data validity is better. The result of lift force simulation is pa and shown by red contour, while the lowest air speed is pa shown by blue contour. Keywords: Aerodynamic, Ansys 5.4 ABSTRAK Aerodinamika adalah perubahan gerak dari suatu benda akibat dari hambatan udara ketika benda tersebut melaju dengan kencang. Benda yang dimaksud diatas dapat berupa kendaraan bermotor, termasuk juga mobil elektrik. Desain yang diaplikasikan pada mobil elektrik ditujukan untuk mengatur aerodinamikanya untuk mendapatkan kecepatan dan hambatan udara yang sesuai ketika kendaraan itu melaju. Aerodinamika pada mobil elektrik ini bisa dihitung dengan memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik dengan menggunakan software Ansys 5.4. Tujuan analisa ini adalah untuk mengurangi gaya drag, beda kecepatan dan tekanan fluida di atas maupun di bawah mobil elektrik, dan untuk mengetahui gaya aerodinamis dilihat dari besarnya koefisien gaya hambat. Dari analisa didapatkan hasil eksperimen dan simulasi komputer sebagai penunjang teori dasar yang telah ada. Ansys 5.4 dapat digunakan untuk menyelesaikan berbagai kasus dibidang struktur, termal dan fluida. Dengan menggunakan simulasi softwere Ansys dapat menghemat biaya dibanding dengan metode eksperiment dan keakuratan data yang diperoleh juga lebih baik. Hasil simulasi gaya angkat pa ditunjukkan kontur warna merah, sedangkan kecepatan udara terendah pa ditunjukkan kontur warna biru. Kata kunci: Aerodinamika, Ansys 5.4 vii

8 KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4 ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada : 1. Alm. ayahku tercinta serta ibuku tersayang yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo akan, mengingatkan akan pesanpesannya yang tak akan terlupakan. 2. Keluarga besar dari ayah dan ibu yang membantu doa dan materiil selama proses kuliah saya, cak mat, mbak faik, bu dhe (Mbok No), Alm. Cak aziz. Mbak istik, bek sutik serta yang tidak bisa saya sebut satu persatu. 3. Bapak Ir. H. Heri Mujayin Kholik,MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan sekripsi ini dilakukan. 4. Bapak Dra. Rr. Heny Hendaryati, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bantuan untuk terselesaikannya skripsi ini. 5. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. viii

9 6. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM. 7. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak langsung. 8. Bapak Muhadjir Effendy selaku Rektor UMM beserta stafnya 9. Teman-teman Fakultas Teknik, serta teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2009 A,B, khusus SIN-C serta temen-teman parttime Indri, Jihan, & Erwin serta keluarga besar Biro Administrasi Akademik yang telah memberi banyak pelajaran. 10. Teman teman seperjuangan Syamsul, Aldino, Rifa i selama membantu selesainya skripsi ini. 11. Teman-teman kontrakan yang tidak bisa saya sebut satu persatu, temen-temen organisasi, dan semua yang mengisi hari-hariku. 12. Terima kasih juga kepeda seseorang yang juga menemani selama proses skripsi ini Tri Rahmadani yang saya sayangi, semoga cepet selesai juga skripsinya. Dalam penyusunan skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim-Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Malang, 26 Agustus 2014 Ahmadi ix

10 DAFTAR ISI COVER... i POSTER... ii LEMBARAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iii LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR... iv LEMBARAN SURAT PERYATAAN... vi ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penulisan Sumber Data dan Literatur Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Aerodinamika Kendaraan Kinematika Fluida Dinamika Aliran di Sekitar Body Kendaraan Karakteristik Aliran Luar Secara Umum Gaya Angkat (lift) Aerodinamik x

11 2.6.Gaya Hambat (drag) Aerodinamik Koefesien Aerodinamika Prinsip Dasar Aliran Angin Kendaraan Pola Aliran di Sekitar Kendaraan Metode Uji Jalan coast down Pengujian Terowongan Angin Pengaruh Bentuk Body Koefesien Hambat Berbagai Model Kendaraan Pengaruh Bentuk Komponen Body Tinjauan Umum Software Ansys BAB III METODE ANALISIS Struktur Program BAB IV PERHITUNGAN Dimensi Model Pembuatan Model Body Mobil Lisrik Pembuatan Elemen Model Simulasi Distribusi Kecepatan Model Simulasi Perhitungan Untuk Mengetahui Pengaruh Angin Terhadap Bentuk Body Mobil Listrik UMM Langkah-Langkah Analisis Menggunakan Ansys BAB V KESIMPULAN DAN SARAN xi

12 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Curriculum vitae Proses ansys 5.4 xii