STUDI NUMERIK : MODIFIKASI BODI NOGOGENI PROTOTYPE PROJECT GUNA MEREDUKSI GAYA HAMBAT

Transkripsi

1 STUDI NUMERIK : MODIFIKASI BODI NOGOGENI PROTOTYPE PROJECT GUNA MEREDUKSI GAYA HAMBAT GLADHI DWI SAPUTRA DOSEN PEMBIMBING DEDY ZULHIDAYAT NOOR, ST, MT, PhD PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

2 AGENDA LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN BATASAN MASALAH METODOLOGI PENELITIAN ANALISA DAN PEMBAHASAN PENUTUP

3 LATAR BELAKANG Mobilitas Tinggi Kebutuhan Transportasi Meningkat Krisis Bahan Bakar Fosil Bodi Aerodinamis Energi alternatif lain

4 PERUMUSAN MASALAH Streamlined vehicle berbasis hemat penggunaan listrik Reynolds Number rendah Separasi pada bagian buritan 2D-Flow Segmentasi Pemodelan Efek sidebody 3D-Flow

5 PERUMUSAN MASALAH Observasi dan Eksplorasi detail Karakteristik aliran Separasi aliran 3D yang kompleks Keterbatasan alat ukur Penelitian secara Numerik

6 TUJUAN PENELITIAN Mengetahui karakteristik aliran 2D dan 3D beserta efek gaya aerodinamika yang ditimbulkan pada saat fluida melintasi bodi Nogogeni 4 modifikasi CFD Post Processing Kuantitatif C P C D C L Post Processing Kualitatif Pathlines Contour Vectors

7 BATASAN MASALAH Simulasi numerik dilakukan tanpa adanya roda mobil, kaca spion, ban cadangan, maupun beberapa aksesoris tambahan yang di pasang pada bodi mobil. Model uji dialiri fluida dengan angle of attack = 0 0 untuk bodi Nogogeni 4 modifikasi Obyek yang dianalisa adalah pada bagian centerline benda uji. Model uji yang digunakan adalah bodi Nogogeni 4 modifikasi, dengan geometri : Panjang (l) : mm Lebar (w) : mm Tinggi (h) : mm Kondisi pengujian pada Re L = x 10 6

8 BATASAN MASALAH Kondisi steady state, aliran incompressible, pengujian pada kondisi udara standart,boundary condition untuk inlet adalah velocity inlet dengan kecepatan aliran udara sebesar 22,23 m/s atau 80 km/jam dan untuk outlet adalah outflow. Pembahasan hanya pada koefisien tekanan (C P ), koefisien drag (C D ), koefisien lift (C L ). Analisis aliran 2D maupun 3D menggunakan perangkat lunak Fluent , dengan model turbulen k-ε standard (SKE).

9 METODOLOGI PENELITIAN Spesifikasi & Konfigurasi Uji Parameter Panjang (l) [mm] Lebar (w) [mm] Tinggi (h) [mm] Re L Dimensi x

10 METODOLOGI PENELITIAN Domain pemodelan dari midspan (2D-flow) Tanpa ground clearance

11 METODOLOGI PENELITIAN Domain pemodelan dari sidebody (2D-flow)

12 METODOLOGI PENELITIAN Meshing pada midspan tanpa ground clearance (2D-flow) Meshing pada centerline dari sidebody (2D-flow)

13 METODOLOGI PENELITIAN Domain pemodelan tanpa ground clearance (3D-flow)

14 METODOLOGI PENELITIAN Meshing tanpa ground clearance (3D-flow)

15 METODOLOGI PENELITIAN Langkah CFD GRID MODELS MATERIALS OPERATING CONDITION RESIDUALS INITIALIZE SOLUTION BOUNDARY CONDITION ITERATION POST PROCESSING

16 METODOLOGI PENELITIAN Mulai Flowchart Perumusan Masalah Pembuatan Geometri Model uji melalui Software solidwork Mengimport gambar ke Gambit A B Proses Iterasi Pembuatan Geometri di Gambit Tidak Konvergensi Tercapai? Meshing pada model Penentuan kondisi batas inlet, outlet, dinding atas dan bawah, upper, lower serta asumsi yang di gunakan Ya Post processing : - Observasi pathline - Distribusi Tekanan statis dan kecepatan (vektor dan contour) Memasukkan batas operasi pada fluent meliputi : - Viscous - Materials, udara - Operating Conditions - Boundary Conditions, inlet, wall, dan outlet - Solution - Initialize - Monitor Residual, kriteria konvergensi Analisa Hasil Kesimpulan Selesai A B

17 ANALISA DAN PEMBAHASAN ANALISA ALIRAN 2D PADA MIDSPAN

18 ANALISA DAN PEMBAHASAN Kontur Tekanan Leading edge Trailing edge

19 ANALISA DAN PEMBAHASAN Pathlines Velocity Vectors

20 ANALISA DAN PEMBAHASAN ANALISA ALIRAN 2D PADA SIDEBODY

21 ANALISA DAN PEMBAHASAN Kontur Tekanan Pathlines

22 ANALISA DAN PEMBAHASAN Leading Edge Velocity Vectors Trailing Edge

23 ANALISA DAN PEMBAHASAN ANALISA ALIRAN 3D Pathlines Velocity Vectors

24 ANALISA DAN PEMBAHASAN

25 ANALISA DAN PEMBAHASAN PERBANDINGAN ALIRAN 2D BODI STANDAR DAN MODIFIKASI (MIDSPAN)

26 ANALISA DAN PEMBAHASAN PERBANDINGAN ALIRAN 2D BODI STANDAR DAN MODIFIKASI (MIDSPAN)

27 ANALISA DAN PEMBAHASAN PERBANDINGAN ALIRAN 2D BODI STANDAR DAN MODIFIKASI (MIDSPAN) Wake Wake

28 ANALISA DAN PEMBAHASAN PERBANDINGAN ALIRAN 2D BODI STANDAR DAN MODIFIKASI (SIDEBODY)

29 KESIMPULAN Wake yang terbentuk pada aliran yang melewati bodi Nogogeni 4 modifikasi lebih kecil dibandingkan dengan bodi Nogogeni 4 standar. Hal inilah yang mempengaruhi gaya drag yang terjadi pada bodi Nogogeni 4 modifikasi lebih kecil Efek sidebody sangat memberikan pengaruhnya terhadap karakteristik aliran sekitar midspan. Kontraksi aliran dari sidebody center menuju midspan lebih kuat kearah upperside karena mengabaikan pengaruh ground clearance Coefficient drag (C D ) yang diperoleh saat simulasi pada segmentasi pemodelan 2D bodi Nogogeni Prototype Project modifikasi bernilai 0,0898. sedangkan coefficient lift (C L ) yang diperoleh saat simulasi pada bodi Nogogeni Prototype Project modifikasi bernilai Sedangkan harga C D pada bodi Nogogeni Prototype Project modifikasi sebesar 0,0898 sedangkan pada mobil Nogogeni Prototype Project standard sebesar 0,0983. Sehingga didapatkan persentase penurunan C D sebesar 8.65%.

30 SARAN Pada analisa numerik dengan pemodelan 2D dan 3D yang akan datang hendaknya juga mempertimbangkan modifikasi bentuk bodi yang mempengaruhi nilai C D pada aliran yang melintasi bodi melalui pendekatan C P pada kondisi stagnasi, karena kenaikan C D ini juga akan mempengaruhi kestabilan mobil saat melaju. Untuk mendapatkan keakuratan data kuantitatif dan kualitatif lebih akurat pada pemodelan 3D, maka diperlukan kerapatan mesh yang sangat berhubungan dengan hardware komputer. Sehingga diperlukan komputer berkualitas baik yang dapat mengakomodasi kebutuhan akan penelitian selanjutnya. Penelitian ini dapat dijadikan sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya dengan metode eksperimental pada wind tunnel

31 TERIMA KASIH