NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH SIMULASI PERILAKU AERODINAMIKA DALAM KONDISI STEADY DAN UNSTEADY PADA MOBIL MENYERUPAI TOYOTA AVANZA DENGAN CFD

dokumen-dokumen yang mirip
SIMULASI PERILAKU AERODINAMIKA DALAM KONDISI STEADY DAN UNSTEADY PADA MOBIL MENYERUPAI TOYOTA AVANZA DENGAN CFD

BAB I PENDAHULUAN. Pada dasarnya semua fenomena aerodinamis yang terjadi pada. kendaraan mobil disebabkan adanya gerakan relative dari udara

BAB I PENDAHULUAN. mobil dan alat transportasi lainnya disebabkan adanya gerakan. relatif dari udara disepanjang bentuk body kendaraan.

Analisis Komputasi Pengaruh Geometri Muka dan Kontrol Aktif Suction Terhadap Koefisien Tekanan Pada Model Kendaraan

NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR ANALISA AERODINAMIKA PADA BODI MOBIL BAYU SURYA MENGGUNAKAN CFD PADA SOFTWARE ANSYS 15.0

PENGARUH MODIFIKASI DIFFUSOR TERHADAP GAYA AERODINAMIKA MOBIL LISTRIK PANCASONA

BAB I PENDAHULUAN. mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja kendaraan. truk dengan penambahan pada bagian atap kabin truk berupa

PERBANDINGAN ANALISIS AERODINAMIKA PADA MOBIL SEDAN GENERIK BERBAGAI MODEL DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Simulasi Numerik Karakteristik Aliran Fluida Melewati Silinder Teriris Satu Sisi (Tipe D) dengan Variasi Sudut Iris dan Sudut Serang

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

BAB V HASIL DAN ANALISIS

FakultasTeknologi Industri Institut Teknologi Nepuluh Nopember. Oleh M. A ad Mushoddaq NRP : Dosen Pembimbing Dr. Ir.

NASKAH PUBLIKASI STUDI PERENCANAAN UNTUK PERFORMANCE SPOILER MCX-1 SP DAN MCX-2 SP PADA KENDARAAN TRUK DENGAN METODE

ANALISIS AERODINAMIKA PADA MOBIL SEDAN DENGAN VARIASI SUDUT DIFFUSER DAN SUDUT BOAT TAIL MENGGUNAKAN CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

ROTASI Volume 8 Nomor 1 Januari

BAB I PENDAHULUAN. Desain yang baik dari sebuah airfoil sangatlah perlu dilakukan, dengan tujuan untuk meningkatkan unjuk kerja airfoil

ANALISA AERODINAMIKA FLAP DAN SLAT PADA AIRFOIL NACA 2410 TERHADAP KOEFISIEN LIFT DAN KOEFISIEN DRAG DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC

SIMULASI NUMERIK PENGARUH MULTI-ELEMENT AIRFOIL TERHADAP LIFT DAN DRAG FORCE PADA SPOILER BELAKANG MOBIL FORMULA SAE DENGAN VARIASI ANGLE OF ATTACK

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH STUDI WINGLET NACA 2409 MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

Analisis komputasi pengaruh geometri muka terhadap koefisien hambatan aerodinamika pada model kendaraan

Studi Numerik Karakteristik Aliran Fluida Melintasi Airfoil NASA LS-0417 yang Dimodifikasi dengan Vortex Generator

TAKARIR. Computational Fluid Dynamic : Komputasi Aliran Fluida Dinamik. : Kerapatan udara : Padat atau pejal. : Memiliki jumlah sel tak terhingga

TUGAS AKHIR ANALISIS AERODINAMIKA PADA BODI MOBIL BAYU SURYA MENGGUNAKAN CFD PADA SOFTWARE ANSYS 15.0

MEKANIKA Volume xxnomorx, Bulan Tahun

NASKAH PUBLIKASI STUDI CFD ALIRAN UDARA DISEKELILING WING NACA0015 YANG DILENGKAPI SPLIT FLAP

Penelitian Numerik Turbin Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin

Simulasi Numerik Pengaruh Penggunaan Rear Spoiler Pada Mobil Honda Civic Generasi Kedelapan

ANALISIS KOEFISIEN DRAG PADA MOBIL HEMAT ENERGI "MESIN USU" DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD

terowongan angin baik dalam ukuran kendaraan yang sebenarnya maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam terowo

Tulisan pada bab ini menyajikan simpulan atas berbagai analisa atas hasil-hasil yang telah dibahas secara detail dan terstruktur pada bab-bab

Studi Aerodinamika Profil NACA Dengan Menggunakan Solidwork

PERMASALAHAN DAN SOLUSI KONSTRUKSI BALIHO DI BANJARMASIN

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH

STUDI NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN BODI PENGGANGGU TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN FLUIDA MELINTASI SILINDER UTAMA

TUGAS AKHIR. Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

ANALISIS KARAKTERISTIK AERODINAMIKA SEMI TRAILER TRUCK DENGAN MODIFIKASI VORTEX TRAP MENGGUNAKAN CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

BAB I PENDAHULUAN. aerodinamika pesawat terbang adalah mengenai airfoil sayap. pesawat. Fenomena pada airfoil yaitu adanya gerakan fluida yang

BAB IV PROSES SIMULASI

SIMULASI NUMERIK PENGARUH MULTI-ELEMENT AIRFOIL TERHADAP LIFT DAN DRAG FORCE PADA SPOILER BELAKANG MOBIL FORMULA SAE DENGAN VARIASI ANGLE OF ATTACK

oleh : Ahmad Nurdian Syah NRP Dosen Pembimbing : Vivien Suphandani Djanali, S.T., ME., Ph.D

Analisis Aerodinamika Body Mobil Hemat Energi Antawirya Residual-Sat Dengan Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamics

Komparasi Bentuk Daun Kemudi terhadap Gaya Belok dengan Pendekatan CFD

Studi Numerik Karakteristik Aliran Bagian Rear-End Bus Penumpang dengan Variasi Sudut Diffuser

Analisis Aerodinamika Pada Body Car Dengan Menggunakan Software Berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD)

SIMULASI NUMERIK UJI EKSPERIMENTAL PROFIL ALIRAN SALURAN MULTI BELOKAN DENGAN VARIASI SUDU PENGARAH

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... LEMBAR PENGESAHAN DOSEN PENGUJI... PERSEMBAHAN... MOTTO... KATA PENGANTAR...

UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

M. MIRSAL LUBIS Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik

TUGAS AKHIR STUDI PERENCANAAN UNTUK PERFORMANCE SPOILER MCX-1 SP DAN MCX-2 SP PADA KENDARAAN TRUK DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 2, (2014) ISSN:

Karakteristik Aliran Pada Kendaraan Menyerupai MPV Dengan Penambahan Rear Spoiler

STUDI NUMERIK PENGARUH GEOMETRI DAN DESAIN DIFFUSER UNTUK PENINGKATAN KINERJA DAWT (DIFFUSER AUGMENTED WIND TURBINE)

ANALISA AERODINAMIKA AIRFOIL NACA 0021 DENGAN ANSYS FLUENT ABSTRAK

SIMULASI AERODINAMIKA DESAIN MOBIL HEMAT BAHAN BAKAR ANTAWIRYA DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

BAB IV VALIDASI SOFTWARE. Validasi software Ansys CFD Flotran menggunakan dua classical flow

STUDI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN ALIRAN MELINTASI DUA SILINDER SIRKULAR DAN SILINDER ELIPS TERSUSUN TANDEM DAN INTERAKSINYA TERHADAP DINDING DATAR

IRVAN DARMAWAN X

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH GAYA GELOMBANG LAUT TERHADAP PEMBANGKITAN GAYA THRUST HYDROFOIL SERI NACA 0012 DAN NACA 0018

ANALISIS AERODINAMIKA PADA PERMUKAAN BODI KENDARAAN MOBIL LISTRIK GASKI (GANESHA SAKTI) DENGAN PERANGKAT LUNAK ANSYS 14.5

SIMULASI NUMERIK ALIRAN 3D UNTUK KONDISI QUASI STEADY DAN UNSTEADY PADA TURBIN UAP AKSIAL

PERENCANAAN FRONT BUMPER DAN REAR DIFFUSER UNTUK MEREDUKSI COEFFICIENT OF DRAG

SOLUSI NUMERIK DARI PERSAMAAN NAVIER-STOKES

INST-06: PENGEMBANGAN DESAIN TEROWONGAN ANGIN SEDERHANA

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

STUDI KOMPUTASIONAL NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN SINGLE SLOTTED FLAP DAN FIXED SLOT DENGAN SOFTWARE FLUENT

ANALISIS TEGANGAN PADA SAYAP HORIZONTAL BAGIAN EKOR AEROMODELLING

BAB IV PENGOLAHAN DATA

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (Sept. 2012) ISSN: F-92

Kaji Numerik Optimasi Kinerja Rotor Savonius Dua Bilah dan Tiga Bilah

ANALISIS GEOMETRI PELURU TERHADAP NILAI DRAG COEFFICIENT PADA KECEPATAN 304,8 m/s

Karakteristik Aliran Pada Kendaraan Menyerupai MPV Dengan Penambahan Front Spoiler

Studi Desain Model Konfigurasi Lambung pada Kapal Trimaran dengan bantuan CFD

Jurusan Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2013

The Analysis of Velocity Flow Effect on Drag Force by Using Computational Fluid Dynamics

STUDI NUMERIK DISTRIBUSI TEMPERATUR DAN KECEPATAN UDARA PADA RUANG KEDATANGAN TERMINAL 2 BANDAR UDARA INTERNASIONAL JUANDA SURABAYA

Analisis Numerik Aliran Fluida di Sekitar Silinder Sirkular dengan Menggunakan Diskrititasi Order yang Berbeda

ANALISA PENGARUH POSISI SAIL DAN PENAMBAHAN TAKIK PADA TAIL KAPAL SELAM TERHADAP GAYA HAMBAT SECARA KOMPUTASIONAL

Simulasi Numerik Aliran Melintasi Susunan Empat Silinder Sirkular pada Rasio L/D= 3,0 Dekat Dinding

TUGAS AKHIR STUDI WINGLET NACA 2409 MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

ANALISA AERODINAMIKA AIRFOIL NACA 0012 DENGAN ANSYS FLUENT

SIMULASI PERPINDAHAN PANAS GEOMETRI FIN DATAR PADA HEAT EXCHANGER DENGAN ANSYS FLUENT

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

Muchammad 1) Abstrak. Kata kunci: Pressure drop, heat sink, impingement air cooled, saluran rectangular, flow rate.

SIMULASI PENGUJIAN PRESTASI SUDU TURBIN ANGIN

Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016 ISBN Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya

ANALISA ALIRAN DAN TEKANAN PADA BULBOUS BOW DENGAN DIMPLE (CEKUNGAN) MENGGUNAKAN PENDEKATAN CFD

I. PENDAHULUAN liran eksternal viscous yang melintasi silinder akan menghasilkan gaya hambat (drag force) dan gaya angkat

Prosiding SNaPP2015 Sains dan Teknologi ISSN EISSN Subagyo

ANALISA AERODINAMIKA DAN OPTIMASI BODY MOBIL SMART EV GENERASI TIGA DENGAN MENGGUNAKAN PEMODELAN CFD TIGA DIMENSI

Desain dan Analisa Aerodimanika Dengan menggunakan Pendekatan CFD. Pada Model 3D Untuk Mobil Prototype Engku Putri

STUDI NUMERIK VARIASI TURBULENSI MODEL PADA ALIRAN FLUIDA MELEWATI SILINDER TUNGGAL YANG DIPANASKAN (HEATED CYLINDER)

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 1, (2016) ISSN: ( Print) B36

STUDI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN ALIRAN MELINTASI DUA SILINDER SIRKULAR DAN SILINDER ELIPS TERSUSUN TANDEM DAN INTERAKSINYA TERHADAP DINDING DATAR

ANALISA AERODINAMIKA PADA SEPEDA DENGAN FORMASI BERIRINGAN DENGAN VARIASI KECEPATAN DAN JARAK ANTAR SEPEDA MENGGUNAKAN CFD FLUENT 6.

STUDI NUMERIK RADIUS VOLUTE TONGUE RUMAH KEONG PADA BLOWER SENTRIFUGAL

MAKALAH KOMPUTASI NUMERIK

BAB IV ANALISA DATA. Kecepatan arus ( m/s) 0,6 1,2 1,6 1,8. Data kecepatan arus pada musim Barat di Bulan Desember dapt dilihat dari tabel di bawah.

ABSTRAK 1. PENDAHULUAN

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN

Transkripsi:

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH SIMULASI PERILAKU AERODINAMIKA DALAM KONDISI STEADY DAN UNSTEADY PADA MOBIL MENYERUPAI TOYOTA AVANZA DENGAN CFD Disusun Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat - Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjan Teknik (S1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : MUHAMMAD RIDWAN NOFIANTO D 200 090 102 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014

Simulasi Perilaku Aerodinamika Dalam Kondisi Steady Dan Unsteady Pada Mobil Menyerupai Toyota Avanza Dengan CFD Muhammad Ridwan Nofianto, Sarjito, Nur Aklis Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasuro e-mail: ridwannofianto@yahoo.com ABSTRAKSI Pada penelitian ini menguraikan suatu fenomena kondisi aliran steady dan unsteady disekeliling bodi mobil yang dibuat dan dianalisa secara komputasi dengan menggunakan program software berbasis CFD (Computational Fluid Dynamics). Model mobil Avanza terpilih untuk melakukan penelitian ini, Dua mobil model A dan model B didesain dengan perbedaan bagian depan bodi (front end body) dengan menggunakan software solidworks 2012 kemudian disimulasikan menggunakan software Ansys 14.5-CFX, suatu paket yang menyatu dengan paket CFD. Desain dari kedua model dibandingkan untuk mengetahui perbedaan besarnya koefisien drag (C D ), koefisien lift (C L ), distribusi tekanan, distribusi kecepatan dan perilaku karakter aliran di sekitar belakang mobil pada awal kondisi aliran steady. Model dibuat dalam skala yang sesuai dimaksudkan untuk melihat perilaku aliran baik di depan maupun di belakang mobil dalam rentang waktu yang berbeda-beda pada kondisi unsteady. Dari hasil analisis yang diperoleh dari parameter geometri dengan perbedaan bentuk bagian depan bodi mempunyai peran yang penting di dalam perilaku aerodinamika kendaraan. Dari hasil simulasi yang diperoleh dari paket CFD pada masingmasing mobil model A dan model B didapatkan koefisien drag (C D ) sebesar 0.531 dan 0.495, itu membuktikan penurunan koefisien drag (C D ) sebesar 6.78%. untuk koefisien lift (C L ) pada masing-masing model sebesar 0.0396 dan 0.0202, itu membuktikan penurunan koefisien lift (C L ) sebesar 48.99%. pada hasil distribusi tekanan dan kecepatan relative sedikit berpengaruh pada bagian upper dan lower surface. Dengan perubahan geometri membuktikan bahwa mobil model B lebih aerodinamis dibanding model A. Kata Kunci: Mobil Avanza, koefisien Drag, koefisien Lift, distribusi tekanan, distribusi kecepatan, Aerodinamis, CFD. 3

A. PENDAHULUAN 1. LATAR BELAKANG Pada dasarnya semua fenomena aerodinamis yang terjadi pada kendaraan mobil disebabkan adanya gerakan relative dari udara disepanjang bentuk body mobil. Streamline adalah garis-garis yang dibuat sedemikian rupa di dalam medan kecepatan, sehingga setiap saat garis-garis tersebut akan searah dengan aliran disetiap titik di dalam medan aliran tersebut. Dengan demikian, streamline akan membentuk pola aliran udara pada sekeliling mobil. Streamline pada jarak jauh pada mobil akan membentuk pola yang sejajar dan tidak terganggu sedangkan streamline yang disekitar mobil akan mempunyai pola aliran yang sangat kompleks dikarenakan bentuk kendaraan itu sendiri sehingga disekeliling mobil akan terdapat daerah gangguan aliran udara. Dapat disimpulkan bahwa gerakan dari partikel yang terletak jauh dari kendaraan akan memiliki kecepatan relatif sama dengan kecepatan mobil. Sedangkan daerah gangguan disekeliling mobil memiliki kecepatan relative dari partikel sangatlah bervariasi, lebih besar atau lebih kecil dari kecepatan aktual kendaraan. Salah satu kontruksi mobil yang masih sulit ditentukan sepenuhnya secara analitis adalah gaya-gaya tahanan aerodinamis pada mobil meskipun solusi yang dikatakan tergolong maju telah dibuat akhir-akhir ini dalam metode komputasi (CFD). Hal ini, masih menyisakan sesuatu yang tidak mungkin diprediksikan dengan metode ini. Karena ketidakakuratan untuk membuat keputusan ini masih bisa dipertimbangkan. Tugas akhir ini dimaksudkan untuk menginvestigasikan suatu permasalahan dari besarnya gaya tahanan aerodinamika dan karakteristik aliran aerodinamika pada sekitar kendaraan mobil menyerupai toyota avanza dengan perbedaan bentuk pada bagian depan (front end body) mobil dengan menggunakan metode komputasi (CFD). 2. TUJUAN PENELITIAN Tujuan penelitian ini menganalisis perilaku aerodinamis mobil menyerupai toyota avanza dengan perbedaan bentuk bagian depan (front end body) mobil untuk memperhitungankan besarnya coefficient drag (C D ), dan coefficient lift (C L ). Untuk disimulasikan pada kondisi steady dan unsteady. Karakteristik kontur aliran udara kendaraan pada sekitar mobil akan dipelajari secara rinci untuk mengetahui distribusi kecepatan dan distribusi tekanan yang memiliki peran penting pada wilayah ini dalam pembentukan drag dalam simulasi baik steady maupun transient dengan menggunakan computational Fluid Dynamics (CFD). B. KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 1. KAJIAN PUSTAKA Ahmad, H.N & Heru Mirmanto (2012), dalam penelitian melakukan studi numerik karakteristik aliran 3 dimensi di sekitar bodi modifikasi sapuangin urban concept dengan rasio ground clearance terhadap panjang model (C/L) 0.048, proses simulasi menggunakan software Fluent 6.3.26. pada mobil 4

dilakukan modifikasi dibagian leading edge, rear end, dan penambahan diffuser bawah belakang mobil. Dari penelitian dapat diketahui karakteristik aliran 3D disekitar bodi sapuangin urban concept, baik bodi standar ataupun modifikasi. Dari hasil postprocessing menunjukan bahwa bodi modifikasi terbukti lebih aerodinamis dengan nilai C D sebesar 2.6, yang lebih rendah 4.7% dibandingkan C D bodi standar sebesar 2.73. Abdul Azis & Ismoyo Haryanto (2011), dalam studinya melakukan analisa pengaruh kemiringan kaca belakang mobil terhadap karakteristik aerodinamis mobil sedan, proses simulasi menggunakan software Fluent 6.3.26. pada proses simulasi menentukan pengaruh variasi sudut kaca belakang mobil dengan koefisien tahanan. dari hasil yang diperoleh bahwa semakin kecil sudut kaca belakang mobil maka semakin kecil pula koefisien tahanannya. Jadi pengecilan sudut kaca belakang mobil sedan dapat berfungsi untuk mereduksi koefisien tahanan. 2. LANDASAN TEORI a. Koefisien Lift Koefisien Lift adalah gaya resultan yang tegak lurus terhadap arah kecepatan hulu (upstream). C L =...(1) Dimana: C L = Coefficient Lift L= Gaya Lift (N) V= Kecepatan Udara (m/s) ρ= Densitas Udara (Kg/m 3 ) A= Frontal Area (m 2 ) b. Koefisien Drag Koefisien Drag adalah bilangan yang menunjukkan besar kecilnya tahanan fluida yang diterima oleh suatu benda. Harga koefisien drag yang kecil menunjukkan hambatan fluida yang diterima benda saat berjalan adalah kecil, dan begitu juga sebaliknya. C D =... (2) Dimana: C D = Coefficient Drag L= Gaya Drag (N) V= Kecepatan Udara (m/s) ρ= Densitas Udara (Kg/m 3 ) A= Frontal Area (m 2 ) C. METODOLOGI PENELITIAN 1. Langkah-Langkah Simulasi Komputasi CFD Dalam peneliatian ini, diagram alir proses simulasi kondisi steady dan unsteady dilaksanakan melalui beberapa tahap sebagai berikut: 5

Diagram 1: Diagram Alir Simulasi Pada simulasi komputasi CFD digunakan software Ansys CFX- 14.5 dengan menggunakan mesh yang tidak struktur, yang merupakan kontribusi besar untuk ketahanan numerik dan fleksibilitas geometris. Diantara pemodelan turbulensi yang berbeda sudah tersedia dalam paket ANSYS CFX, dan pemodelan yang terpilih untuk pengujian ini adalah model SST (shear stress transport). Karena sudah teruji handal untuk menggambarkan fenomena lapis batas dekat dinding dibandingkan dengan model yang lain. D. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 1. Hasil Simulasi Kondisi Steady (Mantap) Simulasi dalam kondisi aliran mantap (steady state) menurut definisi adalah aliran yang terjadi dititik manapun bila kondisi seperti kecepatan, tekanan, dan kondisi lintasan partikel didalam fluida yang kondisinya tidak berubah terhadap waktu dan kondisi steady diasumsikan telah tercapai setelah interval waktu yang relative lama. Oleh karna itu kondisi steady tidak memerlukan informasi real time untuk menggambarkan kondisinya. Dibagian tahapan simulasi di penggenarasian grid didapatkan hasil proses meshing sebagai berikut: a. Hasil Kontur Distribusi Tekanan Gambar 1 dan gambar 2 menunjukan kontur distibusi tekanan pada kedua model mobil pada body dan symmetry plane sebagai landasannya dengan nilai 0 sampai -200 (Pa) sebagai batasan yang dipilih. Dibagian kontur membagi tekanan negatif adalah nilai yang terendah dengan daerah yg berwarna biru dan tekanan positif adalah nilai yang tertinggi dengan daerah yang berwarna merah dan sisanya adalah distribusi tekanan negatif. Pada kedua gambar dapat disimpulkan dari masing-masing kedua model, distribusi tekanan negative terlihat pada bagian sisi kanan dan kiri mobil akibat bentuk yang tegak lurus terhadap aliran mengakibatkan terjadinya buble separation dan distribusi tekanan positif yang tertinggi terlihat pada bagian bemper bagian depan, kap mesin depan, kaca depan mobil, dan bagian bawah body belakang. Tetapi dari kedua model tersebut yang paling berbeda adalah bagian depan mobil. Ini bisa dilihat pada kontur berwarna merah lebih banyak tekanan pada mobil AVANZA (B) dari pada AVANZA (A) dikarenakan sudut yang lebih tajam mengakibatkan aliran udara langsung menabrak permukaan. 6

Gambar 1: Kontur tekanan mobil AVANZA A Gambar 4.2: Kontur tekanan mobil AVANZA B b. Hasil Kontur Distribusi Kecepatan Gambar 3 dan gambar 4 menunjukan kontur kecepatan pada kedua model mobil AVANZA dengan bidang plane Y, Z dan bidang palne X, Z. Dari data yang didapat dari hasil simulasi ini menunjukan bahwa kontur kecepatan dari kedua model tersebut tidak terlalu banyak berbeda, terlihat dari ujung depan mobil kontur kecepatan yang berwarna biru sebesar 0 km/h terjadi karena laju kecepatan angin yang rendah pada titik stagnasi, hal ini terjadi karena pada titik tersebut terdapat suatu tahanan angin, bentuk dari ujung depan mobil yang cenderung tegak lurus tanpa ada lekukan kemiringan dapat mengakibatkan gaya hambat laju kecepatan angin yang besar. Gambar 3: kontur kecepatan mobil Avanza A Gambar 4: kontur kecepatan mobil Avanza B 7

c. Hasil Pola Aliran Vector Pada hasil kesimpulan ini membahas tentang aliran vector yang terjadi pada daerah belakang mobil. Gambar 5 menunjukan vector kecepatan pada bidang plane X,Y. Bisa dilihat pada garis lingkaran merah, terjadi pusaran dikedua ujung bawah disisi kanan dan kiri. ini terjadi akibat tekanan rata-rata pada permukaan bawah lebih besar dari pada permukaan atas. Perbedaan tekanan ini akan menyebabkan beberapa bagian fluida berusaha untuk berpindah dari permukaan bawah kepermukaan atas, Pada saat besamaan fluida yang tersapu kehilir akan memebentuk pusaran ujung (trailing vortex). Gambar 6 menunjukan vector kecepatan pada bidang plane Z, X. pada hasil tersebut disimpulkan bahwa bidang ini jelas menunjukan adanya pusaran vortex yang berputar saling berlawanan pada kedua sisi, diakibatkan aliran separasi yang mengalir kehilir membentuk turbulen yang besar dikarenakan aliran fluida tidak dapat mengalir mengikuti bentuk dari permukaan mobil. Gambar 5: Vektor kecepatan pada bidang plane X, Y Gambar 6: Vektor kecepatan pada bidang plane Z, X d. Hasil Pola Aliran Streamline Gambar 7 menunjukan aliran streamline 3D di sekitar mobil, terlihat bahwa separasi aliran terjadi pada belakang mobil AVANZA yang mengakibatkan adanya aliran balik sehingga olakan (wake) terbentuk. Gambar 7: Aliran streamline 3D di sekitar mobil AVANZA Separasi aliran terjadi karena fluida tidak dapat mengalir mengikuti bentuk permukaan AVANZA. Struktur olakan yang terbentuk pada 8

bagian belakang AVANZA, selain disebabkan oleh separasi aliran juga dipengaruhi oleh adanya vortex longitudinal yang muncul pada bagian tepi samping dan sisi belakang mobil AVANZA yang disebabkan karena adanya perbedaan kecepatan aliran antara daerah olakan dan daerah samping. e. Perhitungan Drag Coefficient, dan Lift Coefficient Koefisien Drag adalah bilangan yang menunjukkan besar kecilnya tahanan fluida yang diterima oleh suatu benda. Harga koefisien drag yang kecil menunjukkan hambatan fluida yang diterima benda saat berjalan adalah kecil, dan begitu juga sebaliknya dan Koefisien Lift adalah gaya resultan yang tegak lurus terhadap arah kecepatan hulu. 2. Hasil Simulasi Kondisi Unsteady (Tak Mantap) Simulasi unsteady memerlukan informasi yang real time untuk menentukan waktu interval dimana ANSYS CFX-Solver menghitung medan aliran. Perilaku transien dapat disebapkan oleh kondisi batas yang awalnya 9

berubah aliran, seperti pada start-up, atau bisa secara interen terkait dengan karakteristik aliran, sehingga kondisi steady yang tidak pernah tercapai, bahkan ketika semua aspek lain dari kondisi aliran tidak berubah. Banyak aliran, khususnya disebapkan oleh daya apung, tidak perlu dengan solusi steady state, dan dapat menunjukan perilaku cyclic (berhubungan dengan putaran). Perilaku yang bergantung pada waktu untuk simulasi transien ANSYS CFX yang ditentukan melalui timestep dan durasi waktu. Pilihan timestep menyediakan cara bagi ANSYS CFX untuk melacak kemajuan real time selama simulasi, sedangkan waktu durasi adalah batasan waktu yang ditentukan pengguna pada lamanya simulasi real time dengan proses menjalankannya. Daftar timestep ini dimana interval real time yang sebenarnya ditetapkan, dimana ANSYS CFX-Solver memecahkan suatu medan aliran. Timestep yang dipilih harus perlu didasarkan pada skala waktu dari perilaku transien bahwa untuk menyelesaikan dalam simulasi aliran. bisa dilihat pada tabel 1 menunjukan variable yang dipilih dalam studi simulasi transien: Tabel 4.4: Data waktu variabel simulasi transient/unsteady a. Hasil Kontur Kecepatan Gambar 8 menunjukan aliran kecepatan pada kondisi transien dibidang Y,Z. hasil yang ditunjukan diperoleh dari waktu rata-rata pada simulasi transien/unsteady. sebuah waktu awal pada simulasi transien yang memungkinkan aliran untuk berkembang secara periodik (20 timestep). Dalam bidang vertikal dimulai dari timestep 0.1 detik sampai waktu akhir 2 detik, pada kedua eksperimen terlihat perbedaan mendasar tidak terlalu banyak berbeda, dari timestep awal 0.1 berkembang secara menyeluruh ketimestep berikutnya sampai dengan aliran menunjukan keadaan steady, yaitu diwaktu akhir 2 detik. 10

Gambar 8: kontur aliran kecepatan kondisi transien pada plane Y,Z dengan timestep 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2 detik. b. Hasil Streamline Kecepatan Untuk memahami mekanisme vortex shedding pada wake didaerah belakang mobil, dari kedua model tersebut diambil satu hasil kesimpulan dari kedua model tersebut, karena bentuk dimensi bagian belakang dari kedua model tersebut adalah sama, kesimpulan disajikan dalam gambar 9 dan gambar 10. dalam plot ini vortex shedding dari permukaan atas mobil ditampilkan, pada arus streamlines distribusi kecepatan pada bidang X, Z dilaporkan medan aliran yang ditampilkan pada streamlines menunjukan ketidakstabilan yang kuat, aliran mulai timestep 0.1 detik ketimestep berikutnya tidak beraturan ke timestep 0,5 detik stelah timestep 2 detik aliran mulai membentuk kembali dengan konsisi steady, ketidakstabilan ini dikarenakan penumpahan (shedding) aliran dipengaruhi oleh pusaran dari dasar. Pada gambar 10 menenjukan arus streamlines distribusi kecepatan pada bidang Y, Z. Aliran pada belakang mobil tetap menempel pada dinding, pusaran pada tiap timestep berkembang secara berurutan dari timestep 0.1 detik sampai 2 detik. ini bisa dilihat pusaran yang terjadi dibelakang mobil semakin besar pada tiap timestep. Kesimpulan yang ditampilkan pada plot streamlines adalah bahwa intensitas kecepatan menghitung ulang didaerah basis akan mengurangi. Ini mengurangi penumpahan (shedding) dan ketidakstabilan yang terjadi pada pusaran wake, dan meningkatkan tekanan didasar. Pengurangan penumpahan dan ketidakstabilan pada pusaran wake menjadi konsekuensi dari berkurangnya intensitas struktur yang berpusar. 11

Gambar 9: Struktur streamlines kecepatan pada belakang mobil dibidang X, Z Gambar 10: Struktur streamline pada belakang mobil dibidang vertical Y,Z c. Hasil Kontur Turbulence Kinetic Energy Pada gambar 11 menunjukan plot kontur distribusi turbulence kinetic energy (TKE). setiap timestep distribusi TKE menunjukan kontur yang bervariasi, pada timestep 0.1 detik sampai 2 detik berkembang secara tidak beraturan. Terjadinya perkembangan dimulai dari timestep awal sampai timestep 1 detik setelah ketimestep 1.5 detik kontur berubah dan dilanjuti pada timestep 2 detik yang menampilkan warna kontur TKE dalam keadaan steady. hal ini disebapkan perbedaan tekanan yang mengakibatkan kecepatan aliran menjadi besar. Gambar 11: kontur turbulence kinetic energy kondisi transien pada bidang Y,Z 12

E. PENUTUP KESIMPULAN Dalam tugas akhir ini telah dilakukan simulasi terhadap model mobil meyerupai toyota AVANZA dengan perbedaan bagian ujung depan (front end body). Dari hasil proses simulasi dengan kondisi steady (mantap) dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Koefisien drag (C D ) yang diperoleh dari hasil simulasi pada mobil AVANZA A sebesar 0.531 sedangkan mobil AVANZA B yang telah dimodifikasi bagian depan di dapatkan Koefisien drag (C D ) sebesar 0.495. Hal itu membuktikan dengan memodifikasi bodi bagian depan menurunkan Koefisien drag (C D ) sebesar 6.78% 2. Koefisien lift (C L ) yang diperoleh dari hasil simulasi pada mobil AVANZA A sebesar 0.0396 sedangkan mobil AVANZA B yang telah dimodifikasi bagian depan di dapatkan Koefisien lift (C L ) sebesar 0.0202. Hal itu membuktikan dengan memodifikasi bodi bagian depan menurunkan Koefisien lift (C L ) sebesar 48.99%. 3. Perubahan geometri pada bodi mobil AVANZA B yang telah dimodifikasi terbukti lebih aerodinamis dibandingkan bodi mobil AVANZA A, dilihat dari penurunan koefisien drag dan lift. 4. Bentuk model AVANZA A dan model AVANZA B yang telah dimodifikasi bagian depan (front end body) relative kurang berpengaruh terhadap distribusi tekanan pada upper surface dan lower surface pada center line, perbedaan perubahan tekanan hanya sangatlah kecil, Pada bagian lower surface hanya terjadi sedikit perubahan pada pressure profile. begitu juga dengan distribusi kecepatan tidak terlalu berpengaruh terhadap velocity profile yang terjadi pada upper dan lower surface. Pada bagian lower surface hanya terjadi sedikit perubahan pada velocity profile. 5. Hasil analisa pola aliran pada belakang mobil diambil satu hasil kesimpulan dari kedua model tersebut, karena bentuk geometri bagian belakang dari kedua model tersebut adalah sama. Fenomena yang terjadi pada aliran vector mengakibatkan terjadinya trailing vortex dan pemisahan awal dari trailing edge menyebapkan pusaran aliran menempel kembali yang mengakibatkan terbentuknya cincin vortex, dengan demikian daerah tekanan diluar wilayah tersebut membuat distribusi tekanan menjadi rendah dan membuat efek buruk terhadap total drag. Dari hasil proses simulasi dengan kondisi unsteady (tak mantap) dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil ditunjukan dari waktu jumlah waktu 20 timestep dan di rata-rata menjadi 5 timestep. pada kontur kecepatan terjadi perkembangan yang besar secara menyeluruh di mulai dari awal timestep sampai akhir time step. Pada kontur turbulence kinetic energy terjadi perkembangan yang tidak beraturan pada tiap-tiap timestep. 2. Untuk kontur aliran streamline pada bidang X, Z menunjukan ketidakstabilan yang kuat, timestep awal sampai berikutnya menunjukan tidak beraturan. Ini dikarenakan penumpahan (shedding) aliran dipengaruhi oleh pusaran dari dasar. Pada bidang Y, Z aliran tetap menempel pada dinding, pusaran berkembang secara berurutan dari timestep awal sampai akhir. 13

Kontribusi Terhadap Ilmu Pengetahuan 1. Data validasi software 2. Data koefisien drag 3. Data koefisien lift 4. Data Karakteristik aliran aerodinamika mobil avanza dengan perbedaan bentuk bagian depan (front end body) Saran Dari simulasi yang telah dilakukan dalam tugas akhir ini, terdapat beberapa hal yang mungkin menjadi masukan untuk penelitian selanjutnya, yaitu: 1. Peningkatan perangkat hardware akan mendukung waktu lamanya proses simulasi menjadi semakin cepat dan menurunkan nilai error pada hasil simulasi. 2. Untuk memprediksi aliran pemisah yang lebih akurat, kualitas mesh haruslah cukup tinggi, dengan mengubah skala panjang mesh menjadi sekecil mungkin. 3. Ukuran domain harus sebesar mungkin sehingga perilaku aliran dapat terlihat baik pada daerah upstream dan downstream. 4. Untuk penelitian selanjutnya disarankan juga untuk banyak memodifikasi bentuk geometri seperti rear end body dan body bagian bawah agar di dapatkan nilai C D dan C L yang lebih optimal. 14

DAFTAR PUSTAKA Anderson, J.D. (2001). Fundamental of Aerodynamics (3 rd ed). Singapore: McGraw-Hill Ahmad, H.N & Heru Mirmanto (2012), Studi Numerik Karakteristik Aliran 3 Dimensi Di Sekitar Bodi Modifikasi Sapuangin Urban Concept Dengan Rasio Ground Clearance Terhadap Panjang Model (C/L) 0.048. Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). Abdul Azis & Ismoyo Haryanto (2011), Analisa Pengaruh Kemiringan Kaca Belakang Mobil Terhadap Karakteristik Aerodinamis Mobil Sedan. Universitas Diponegoro. Hucho, Aerodynamics of Road Vehicles, forth edition, Society of Automotive Engineering, 1998, USA H.Shames, Irving, Mechanics of Fluids, third edition, McGraw-Hill International Editions, 1992, Singapore Kourta, A. & Gillieron, P., (2009) Impact of the automotive aerodynamic control on the economics issues. Journal of Applied Fluid Mechanics, 2, pp.69-75 Katz Joseph, Race Car Aerodynamics: Designing for Speed, Bentley Publication, manufactured in USA Kim Tae-yoon, et al., A study on vortex shedding around a bluff body near the ground, SAE paper No. 2003-01-0656 Muh. Yamin & Yulianto (2012), Perbandingan Analisis Aerodinamika Pada Mobil Sedan Generic Berbagai Model Dengan Menggunakan Software Berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD). Universitas Gunadarma. R. Munson, Bruce, dkk. 2002. Mekanika Fluida jilid 2. Erlangga. Jakarta. Sims-Williams David B., Duncan Bradley D., The Ahmad model Unsteady wake: experimental and computational analyses, SAE paper No. 2003-01-15 Versteeg H. K., Malalasekera W., An introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method, 1995, printed in Malaysia, Vino Gioacchino, et al., The passenger vehicle wake under the influence of upstream turbulence, SAE paper No. 2003-01-0650 http://digilib.its.ac.id/its-paper-21021130002812/25833 Diakses 10 November 2013 pukul 19:00 www.gunadarma.ac.id// Artikel_21402096.pdf Diakses 10 November 2013 pukul 19:30 http://eprints.undip.ac.id/view/person/haryanto Diakses 10 November 2013 pukul 19:55 15