STUDI NUMERIK : PENGARUH MODIFIKASI DIFFUSOR TERHADAP GAYA AERODINAMIKA MOBIL LISTRIK PANCASONA PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013
1 Latar Belakang 5 Metodelogi Penelitian 2 Perumusan Masalah 6 Analisa Pembahasan 3 Tujuan Penelitian 7 Kesimpulan 4 Batasan Masalah
Seputar Otomotif 1. Brawn GP 2. Toyota, dan 3. Williams "mengakali" peraturan dari FIA. Ketiga tim itu menggunakan diffuser yang lebih lebar dari peraturan yang ada Diffuser yang lebih lebar bisa membuat mobil memiliki waktu tempuh 0,5 detik lebih cepat per lap. Diffuser
Penelitian Modifikasi Diffusor (rear End) Didapat Nilai C D =0.2558 Didapat Nilai C D =0.2556 [Nashruddin, Ahmad Haidar. 2012]
LATAR BELAKANG
Mobil Listrik Pancasona Modifikasi 2
Perumusan Masalah Salah satu faktor yang mempengaruhi hematnya konsumsi pemakaian baterai pada kendaraan yaitu distribusi gaya aerodinamika pada bodi mobil yang akhirnya hal ini menentukan besar kecilnya koefisien drag yang diterima kendaraan. Disamping itu pengaruh ground clearence juga mempengaruhi gaya angkat yang ditimbulkan. Diffuser Atau Rear End Leading Edge Ground Clearance
tujuan Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakteristik aliran fluida melintasi bodi mobil Pancasona modifikasi 1 dan bodi mobil Pancasona modifikasi 2. CFD Analisa C P C D C L Display Display Pathline
B a t a s a n M a s a l a h Simulasi numerik dilakukan tanpa adanya roda mobil, kaca spion, ban cadangan, maupun beberapa aksesoris tambahan yang di pasang pada bodi mobil. Obyek yang dianalisa adalah daerah sekeliling bodi mobil Pancasona modifikasi 1 dan bodi mobil Pancasona modifikasi 2. Model uji dialiri fluida dengan angle of attack = 0 untuk bodi mobil Pancasona modifikasi 1 dan bodi mobil Pancasona modifikasi 2. Kondisi steady state, aliran incompressible. Pengujian pada kondisi udara standart atmosfer. Analisa 2D menggunakan menggunakan perangkat lunak Fluent 6.3.26 dengan menggunakan model turbulen k-ε realizable, boundary condition untuk inlet adalah velocity inlet dengan kecepatan aliran udara masuk sebesar 11,11 m/s dan untuk outlet adalah outflow. Pembahasan hanya pada pressure coefficient (CP), drag coefficient (CD), dan lift coefficient (Cl).
Metodelogi Penelitian Modifikasi 1 Modifikasi 2 884,59 mm 5.903 2503.86 mm
Meshing 2D flow Bodi Mobil Pancasona Modifikasi 2 Metodelogi Penelitian
Metodelogi Penelitian Domain Pemodelan (WALL) (VELOCITY INLET) (WALL) (WALL) (OUTFLOW) 2l C/l 2l l 4l
Metodelogi Penelitian Parameter pemodelan Pembuatan Model Uji pada software Fluent 6.3.26 - Menggunakan model Viscous K-epsilon realizable - Operating condition sebesar 101325 pascal - Boundary condition dengan kecepatan inlet sebesar 11.11 m/s - Menggunakan control solution mode : simplec, second order upwind - Residual monitor sebesar 1e-05 untuk mencapai konvergensi
Metodelogi Penelitian flow chart Mulai A B Perumusan Masalah Proses Iterasi Pembuatan Geometri melalui Solidwork 3D dan 2D Mengimport gambar 2D ke Gambit Pembuatan Geometri di Gambit Tidak Konvergensi Tercapai? Ya Pembuatan Grid Independensi Meshing pada model Analisa Hasil Pembuatan kondisi batas inlet, outlet, dinding atas dan bawah, upper, lower serta asumsi yang di gunakan Kesimpulan Memasukkan batas operasi pada fluent 6.3.26 meliputi : - Viscous - Material - Operating Condutions - Boundary Conditions - Solution - Initialize - Monitor Residual Selesai A B
Analisa dan pembahasan Tabel GRID INDEPENDENSI GRID FACE HASIL MESH Cp 90%L Cd GRID A 21992-0.44868 0.16988657 GRID B 27384-0.42798 0.17003643 0.383429 GRID C 35148-0.41153 0.16928886 GRID D 42188-0.39918 0.17095926 Grid independensi digunakan agar diperoleh jumlah meshing yang optimum.
Analisa dan pembahasan Multistagnation point Stagnasi yang berada di bodi dengan lingkup lebih luas disebut multistagnasi
Analisa dan pembahasan X/L = 0,2111 dengan Cp = - 0,00025 (Bubble Separation). X/L = 0,40999 dengan Cp = -1,89397 (Bubble Separation). X/L = 0,96 dengan Cp = 0,0663915 (Massive Separation). X/L = 0,40999 dengan Cp = -1,89397 (Bubble Separation). X/L = 0,9836 dengan Cp = -0.0537628 (Massive Separation). Bubble separation Massive separation
Analisa dan pembahasan X/L = 0,2111 dengan Cp = - 0,00025 (Bubble Separation). X/L = 0,40999 dengan Cp = -1,89397 (Bubble Separation). X/L = 0,96 dengan Cp = 0,0663915 (Massive Separation).
Analisa dan pembahasan X/L = 0,40999 dengan Cp = -1,89397 (Bubble Separation). X/L = 0,9836 dengan Cp = -0.0537628 (Massive Separation). X/L = 0,03165 dengan Cp = -0.35316 (Massive Separation).
Drag and Lift
Analisa dan pembahasan a. Coefficient drag (C D ) mobil Pancasona Modifikasi 1 bernilai 0,1798. b. Coefficient drag (C D ) yang diperoleh saat simulasi pada bodi mobil Pancasona Modifikasi 2 bernilai 0,169. (a.) Modifikasi 1 (b.) Modifikasi 2
Analisa dan pembahasan Massive Separation (a.) Modifikasi 1 Bubble Separation (b.) Modifikasi 2
Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa aliran melintasi bodi mobil Pancasona Modifikasi 2 menggunakan pemodelan numerik software Fluent 6.3.26, maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Bentuk modifikasi yang telah dilakukan di bagian leading edge, diffusor (rear end) bodi, berkontribusi terhadap penurunan tekanan didaerah leading edge dan penundaan separasi point di daerah rear end. 2. Wake yang terbentuk pada aliran yang melewati bodi Modifikasi 2 lebih kecil dibandingkan Modifikasi 1. Hal inilah yang mempengaruhi gaya drag yang terjadi pada bodi Modifikasi 2 lebih kecil. 3. Coefficient drag (C D ) yang diperoleh saat simulasi pada bodi mobil Pancasona Modifikasi 1 bernilai 0,1798. sedangkan Coefficient drag (C D ) yang diperoleh saat simulasi pada bodi mobil Pancasona Modifikasi 2 bernilai 0,169. Hal itu membuktikan dengan modifikasi bodi bagian belakang mobil (diffuser) menurunkan Coefficient drag (C D ) sebesar 6,006%. 4. Coefficient lift (C L ) yang diperoleh saat simulasi pada bodi Mobil Pancasona modifikasi 1 bernilai 3,2847. sedangkan Coefficient lift (C L ) yang diperoleh saat simulasi pada bodi mobil Pancasona Modifikasi 2 bernilai 1.1576. Hal itu membuktikan dengan modifikasi bodi bagian depan mobil (leading edge) menurunkan Coefficient lift (C L ) sebesar 64.7578%.. 5. Perubahan geometri pada bodi mobil modifikasi 2 terbukti lebih aerodinamis dibandingkan dengan bodi mobil modifikasi 1 dilihat dari penurunan drag force dan lift force.
Saran 1. Disarankan menggunakan model uji 3D untuk pengujian selanjutnya. Supaya mendapatkan hasil yang optimal. Karena analisa model uji 2D dirasa kurang akurat dalam analisa bodi mobil. 2. Disarankan modifikasi bagian leading edge, diffusor (rear end) bodi lebih diperhitungkan agar didapatkan nilai C L dan C D yang optimal.
DAFTAR PUSTAKA Anderson John D. JR. 1988. Fundamentals of aerodynamics: International Edition. Singapore: McGraw-hill Book Co. Bao, F., and Dallmann, Uwe Ch., (2004), Some physical aspects of separation bubble on a rounded backward-facing step, Aerospace Science and Technology, Vol. 8, 83-91 Sutantra, I Nyoman. 2001. Teknologi Otomotif: Teori dan Aplikasinya. Surabaya: Guna Widya. Barnard R.H. 1996. Road vehicle Aerodynamic design: An Introduction. England: Longman. Fox, Robert W. Dan McDonald, Alan T. 1998. Introduction of fluid mechanics: Fifth edition. USA: John Wiley & Sons, Inc. Damjanovic, Darko, Koẑak, Drazan, Ivandic, Ẑeljko, and Kokanovic, Mato. Car Design As A New Conceptual And CFD Analysis In Purpose Of Improving Aerodynamic, 2010. Croatia. Hucho, W.-H. 1987, "Aerodynamics of Passenger Cars," in Aerodynamics of Road Vehicles, Hucho, W-H ed, Butterworth and Co. Ltd, London, United Milliken, W F, Milliken, D L. 1995, "Race Car Vehicle Dynamics", Society of Automotive Engineers (SAE) Warrendale, PA. page 27 Ningrum, Dwina Azizah Setya. 2013. Studi Numerik : Modifikasi Body Mobil Listrik Pancasona Guna Mereduksi Gaya Drag. Surabaya: Institut Teknologi Sepuuh Nopember. Saputra, I Putu A. 2012. Studi Numerik Karakteristik Aliran (2D) Melintasi Bodi Mobil GEA Kondisi Centerline. Surabaya: Institut Teknologi Sepuuh Nopember. Nashruddin, Ahmad Haidar. 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. Surabaya: Institut Teknologi Sepuuh Nopember.