ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR...

UNIVERSITAS GUNADARMAUNIVERSITAS GUNADARMAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID

DYNAMICS (CFD)DYNAMICS (CFD)

Disusun Oleh:Disusun Oleh:Nama Nama : Darussalam: DarussalamNPM NPM : 21402214: 21402214Nirm Nirm : : 2002313771015010820023137710150108Jurusan Jurusan : Teknik Mesin : Teknik Mesin Pembimbing Pembimbing : Dr.-ing. Mohamad Yamin : Dr.-ing. Mohamad Yamin

Diajukan Guna Melengkapi Sebagian SyaratDiajukan Guna Melengkapi Sebagian SyaratMencapai Gelar Strata Satu (S-1)Mencapai Gelar Strata Satu (S-1)

JakartaJakarta20082008

http://www.gunadarma.ac.id/

http://www.gunadarma.ac.id/

AbstraksiAbstraksiAhmed Body car adalah suatu jenis mobil yang Ahmed Body car adalah suatu jenis mobil yang umum digunakan dalam percobaan simulasi umum digunakan dalam percobaan simulasi dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil memanjang dan body belakang mobil berbentuk memanjang dan body belakang mobil berbentuk cembung dengan sudut 30ºcembung dengan sudut 30º.. Study kasus yang Study kasus yang dibahas adalah menganalisa variabel kecepatan dibahas adalah menganalisa variabel kecepatan dan tekanan aliran fluida udara pada ahmed body dan tekanan aliran fluida udara pada ahmed body car dan mengetahui nilai koefisien tahanan car dan mengetahui nilai koefisien tahanan (darg). Analisa ini menggunakan program (darg). Analisa ini menggunakan program cosmosflowork berbasis CFD. Tujuan dari analisa cosmosflowork berbasis CFD. Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui nilai tekanan dan ini adalah untuk mengetahui nilai tekanan dan hasil grafik dari kecepatan yang diberikan pada hasil grafik dari kecepatan yang diberikan pada masing – masing body car diantaranya 20 masing – masing body car diantaranya 20 km/Jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/Jam, 100 km/Jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/Jam, 100 km/Jam.km/Jam.

BAB IBAB IPENDAHULUANPENDAHULUAN

Latar belakang masalahLatar belakang masalah Seperti kita ketahui bahwa pengujian keofisien tahanan Seperti kita ketahui bahwa pengujian keofisien tahanan

angin suatu kendaraan dapat dilakukan di dalam angin suatu kendaraan dapat dilakukan di dalam terowongan angin baik dalam ukuran kendaraan yang terowongan angin baik dalam ukuran kendaraan yang sebenarnya maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi sebenarnya maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam terowongan angin, baik ukuran sebenarnya maupun terowongan angin, baik ukuran sebenarnya maupun ukuran skala tersebut, membutuhkan waktu dan biaya ukuran skala tersebut, membutuhkan waktu dan biaya yang tidak sedikit. Hal inilah yang menjadi salah satu yang tidak sedikit. Hal inilah yang menjadi salah satu pemicu kenapa desainer maupun industri mulai pemicu kenapa desainer maupun industri mulai memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik Computational Fluid Dynamics (CFD) sebagai solusi Computational Fluid Dynamics (CFD) sebagai solusi terhadap permasalahan tersebut dengan pertimbangan terhadap permasalahan tersebut dengan pertimbangan kecepatan dalam memperoleh data koefisien tahanan kecepatan dalam memperoleh data koefisien tahanan dan rendahnya biaya yang harus dikeluarkan.dan rendahnya biaya yang harus dikeluarkan.

Perumusan MasalahPerumusan Masalah Permasalah yang diambil pada penulisan ini adalah Permasalah yang diambil pada penulisan ini adalah

perubahan tekanan aliran fluida pada tiap – tiap titik perubahan tekanan aliran fluida pada tiap – tiap titik pada pada body carbody car sesuai dengan kecepatan yang diberikan sesuai dengan kecepatan yang diberikan pada pada body car, body car, yaitu: 20 km/Jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, yaitu: 20 km/Jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/Jam, 100 km/Jam.80 km/Jam, 100 km/Jam.

BAB IIBAB IILANDASAN TEORILANDASAN TEORI

2.1 Definisi Fluida.2.1 Definisi Fluida. fluida itu merupakan suatu zat yang dapat dengan mudah berubah fluida itu merupakan suatu zat yang dapat dengan mudah berubah

bentuk, tergantung dari tempat fluida itu berada. bentuk, tergantung dari tempat fluida itu berada. Secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya Secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya

((compresibilitycompresibility), maka bentuk fluida terbagi dua jenis, yaitu; ), maka bentuk fluida terbagi dua jenis, yaitu; compressible fluidcompressible fluid dan dan incompressible fluid.incompressible fluid. Yang dimaksud dengan Yang dimaksud dengan compressible fluidcompressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat berubah-ubahberubah-ubah

2.2 Beberapa Istilah dalam Mekanika Fluida2.2 Beberapa Istilah dalam Mekanika Fluida

2.2.1Tekanan (2.2.1Tekanan (PressurePressure)) Tekanan dalam suatu aliran dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:Tekanan dalam suatu aliran dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:

(Pascal atau N/m2) ………………………….(Pascal atau N/m2) …………………………. (2-1) (1)(2-1) (1)

2.2.2Debit Aliran2.2.2Debit Aliran

Debit aliran fluida pada umumnya dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing-Debit aliran fluida pada umumnya dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing-masing pipa eksperimen.masing pipa eksperimen.

2.2.32.2.3 Kerapatan (Kerapatan (DensityDensity))

Kerapatan (Kerapatan (densitydensity) merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat. ) merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat.

Pada suatu unit volume, kerapatan dapat dinyatakan dalam tigaPada suatu unit volume, kerapatan dapat dinyatakan dalam tiga

besaran bentuk, yaitu:besaran bentuk, yaitu:

1. 1. Massa jenis (Massa jenis (mass densitymass density))

2. 2. Berat jenis (Berat jenis (density weigthdensity weigth))

3. 3. Relative densityRelative density

2.24 2.24 Kekentalan (Viscositas)Kekentalan (Viscositas)Viskositas merupakan suatu sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser Viskositas merupakan suatu sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebutoleh fluida tersebut

Pada suatu peristiwa, viskositas dibagi menjadi dua macam :Pada suatu peristiwa, viskositas dibagi menjadi dua macam :

1. 1. Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (absolute viscosityabsolute viscosity))

Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (absolute viscosityabsolute viscosity) (). ) ().

2. 2. Viskositas kinematikViskositas kinematik

Viskositas kinematik () adalah perbandingan antara viskositas mutlak terhadap massa jenis.Viskositas kinematik () adalah perbandingan antara viskositas mutlak terhadap massa jenis.

2.2.6 Metode Elemen Hingga Satu Dimensi2.2.6 Metode Elemen Hingga Satu Dimensi 1. 1. Koordinat global (Koordinat global (global coordinateglobal coordinate))

Merupakan penggambaran kolom atau struktur secara keseluruhan. Merupakan penggambaran kolom atau struktur secara keseluruhan. Misal Misal mencari nilai debit aliran di elemen tertentu dari suatu aliran fluida. mencari nilai debit aliran di elemen tertentu dari suatu aliran fluida.

2. 2. Koordinat lokal (Koordinat lokal (local coordinatelocal coordinate))Merupakan diskritisasi atau memotong kolom menjadi sejumlah (sembarang Merupakan diskritisasi atau memotong kolom menjadi sejumlah (sembarang unit) yang lebih kecil. Misal menentukan nilai dari debit di titik tertentu dari unit) yang lebih kecil. Misal menentukan nilai dari debit di titik tertentu dari suatu aliran fluida yang sudah terbagi-bagi menjadi beberapa elemen.suatu aliran fluida yang sudah terbagi-bagi menjadi beberapa elemen. .[4] .[4]

2.2.7Bilangan Reynolds (Reynolds 2.2.7Bilangan Reynolds (Reynolds NumberNumber))Bilangan Reynolds digunakan untuk menentukan tipe aliran, apakah aliran Bilangan Reynolds digunakan untuk menentukan tipe aliran, apakah aliran tersebut laminar atau turbulen, serta relatif diantaranya (transisi). tersebut laminar atau turbulen, serta relatif diantaranya (transisi).

2.32.3 Klasifikasi Aliran FluidaKlasifikasi Aliran FluidaBanyak kriteria yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan fluida, Banyak kriteria yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan fluida, seperti; tipe aliran yang terjadi, karakteristik aliran yang dimiliki, rekayasa seperti; tipe aliran yang terjadi, karakteristik aliran yang dimiliki, rekayasa aliran yang dilakukan dan lain-lain. Di mana semua itu dipengaruhi oleh aliran yang dilakukan dan lain-lain. Di mana semua itu dipengaruhi oleh parameter-parameter fluida serta aliran itu sendiri (seperti; temperatur, parameter-parameter fluida serta aliran itu sendiri (seperti; temperatur, tekanan, viskositas, kecepatan, tekanan dan lain-lain).tekanan, viskositas, kecepatan, tekanan dan lain-lain).

2.3.1Tipe Aliran Fluida2.3.1Tipe Aliran Fluida1.1. Aliran LaminarAliran Laminar2.2. Aliran TransisiAliran Transisi3.3. Aliran TurbulenAliran Turbulen

BAB IIIBAB III

DATA DAN ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR DATA DAN ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS CFDDENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS CFD

3.1 Ahmed Body Car3.1 Ahmed Body Car

Ahmed body carAhmed body car adalah suatu jenis mobil yang umum digunakan dalam percobaan adalah suatu jenis mobil yang umum digunakan dalam percobaan simulasi dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil memanjang dan body belakang simulasi dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil memanjang dan body belakang mobil berbentuk cembung. mobil berbentuk cembung.

3.2Langkah-langkah Simulasi3.2Langkah-langkah Simulasi

Untuk memudahkan proses simulasi dalam subbab ini akan dijelaskan secara bertahapUntuk memudahkan proses simulasi dalam subbab ini akan dijelaskan secara bertahap

proses simulasi yang dimulai dari pembentukan geometri. Secara keseluruhan prosesproses simulasi yang dimulai dari pembentukan geometri. Secara keseluruhan proses

tersebut terdiri dari lima langkah yaitu:tersebut terdiri dari lima langkah yaitu: Membuat model Ahmed Membuat model Ahmed Body CarBody Car dan menentukan dan menentukan Computital DomainComputital Domain serta serta

Boundary ConditionBoundary Condition Menjalankan Menjalankan Run SolverRun Solver Menampilkan Grafik Menampilkan Grafik Proses perhitungan komputer (komputasi)Proses perhitungan komputer (komputasi) Menampilkan hasil simulasiMenampilkan hasil simulasi

3.3Pengolahan Data dengan 3.3Pengolahan Data dengan Computational Fluid Dynamics Computational Fluid Dynamics (CFD)(CFD)

Untuk membuat model ahmed body car digunakan salah-satu Untuk membuat model ahmed body car digunakan salah-satu program CAD/CAE yaitu Solidwork. Tahap-tahap pembuatannya program CAD/CAE yaitu Solidwork. Tahap-tahap pembuatannya adalah sebagai berikut :adalah sebagai berikut :

Memulai SolidworkMemulai Solidwork Membuka program SolidworkMembuka program Solidwork Memulai gambarMemulai gambar

3.43.4 Menjalankan Perhitungan RMenjalankan Perhitungan Run Solverun Solver3.4.13.4.1 Pemilihan Perintah Floworks.Pemilihan Perintah Floworks.

3.4.23.4.2 Pemilihan Perintah Pemilihan Perintah CosmosfloworkCosmosflowork

3.4.33.4.3 Hasil Finish Hasil Finish Run SolverRun Solver

3.73.7 Hasil Simulasi Hasil Simulasi Run SolverRun Solver3.7.13.7.1 Gambar Hasil Gambar Hasil Run SolverRun Solver

3.8 Hasil Pengolahan Data Tekanan3.8 Hasil Pengolahan Data Tekanan Data yang didapat dari hasil simulasi ini menunjukkan bahwa Data yang didapat dari hasil simulasi ini menunjukkan bahwa ContoursContours

kecepatan dan tekanan pada kecepatan dan tekanan pada ahmed body carahmed body car yang telah di simulasi yang telah di simulasi diantaranya dengan kecepatan 20 km/jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/diantaranya dengan kecepatan 20 km/jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/Jam, 100 km/Jam.Jam, 100 km/Jam.

3.8.1 3.8.1 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 20 km/jamHasil Simulasi Dengan Kecepatan 20 km/jam Berikut ini adalah gambar dari hasil proses simulasi tersebut dengan Berikut ini adalah gambar dari hasil proses simulasi tersebut dengan

kecepatan 20 km/jam :kecepatan 20 km/jam :

Gambar 3.30 Gambar 3.30 Tampilan Tampilan CutPlot CutPlot Tekanan (Tekanan (PressurePressure) ) Ahmed Body CarAhmed Body Car dengan Kecepatan 20 km/Jamdengan Kecepatan 20 km/Jam

Gambar 3.31 Gambar 3.31 Tampilan Tampilan CutPlot CutPlot Kecepatan (Kecepatan (Velocity)Velocity)) ) Ahmed Body CarAhmed Body Car dengan Kecepatan 20 km/Jamdengan Kecepatan 20 km/Jam

Gambar 3.32 Gambar 3.32 Grafik Tekanan (Grafik Tekanan (PressurePressure) ) Ahmed BodyAhmed Body Car dengan Car dengan Kecepatan 20 km/JamKecepatan 20 km/Jam

3.8.2 3.8.2 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 40 km/jamHasil Simulasi Dengan Kecepatan 40 km/jam


Gambar 3.3.5 Gambar 3.3.5 Grafik Tekanan (Grafik Tekanan (PressurePressure) ) Ahmed BodyAhmed Body Car dengan Car dengan Kecepatan 40 km/JamKecepatan 40 km/Jam

3.8.43.8.4 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 80 km/jamHasil Simulasi Dengan Kecepatan 80 km/jam


Gambar 3.41 Gambar 3.41 Grafik Tekanan (Grafik Tekanan (PressurePressure) ) Ahmed BodyAhmed Body Car dengan Kecepatan Car dengan Kecepatan 80 km/Jam80 km/Jam

3.8.53.8.5 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 100 km/jamHasil Simulasi Dengan Kecepatan 100 km/jam


3.93.9 Gaya PermukaanGaya Permukaan

Model solusi yang digunakan dalam simulasi adalah k - Model solusi yang digunakan dalam simulasi adalah k - εε STD.STD.

Dengan memasukkan harga projected areas (Dengan memasukkan harga projected areas (defaultdefault) ke dalam ) ke dalam references references value value maka diperoleh harga sebagai berikut:maka diperoleh harga sebagai berikut:

Tabel 3.1 Koefisien Tahanan (CD)Tabel 3.1 Koefisien Tahanan (CD)

Ahmed Body Car

Dengan Kecepatan

Koefisien Tahanan (CD)

k – e 20 km/Jam40 km/Jam60 km/Jam80 km/Jam100 km/Jam

0.090.270.731.072.09

BAB IV BAB IV PENUTUPPENUTUP

KesimpulanKesimpulan Setelah dilakukan analisa maka dapat diambil kesimpulan :Setelah dilakukan analisa maka dapat diambil kesimpulan : Berdasarkan analisa yang dilakukan dengan program CFD menunjukkan Berdasarkan analisa yang dilakukan dengan program CFD menunjukkan

adanya fluktuasi (perubahan) nilai dari tekanan yang terjadi pada bagian adanya fluktuasi (perubahan) nilai dari tekanan yang terjadi pada bagian ahmed body car. Salah satu faktornya disebabkan oleh perubahan kecepatan ahmed body car. Salah satu faktornya disebabkan oleh perubahan kecepatan diantaranya sebagai berikut:diantaranya sebagai berikut:

Kecepatan 20 km/jam didapat nilai tekanan yang tinggi yaitu 101341 Pa Kecepatan 20 km/jam didapat nilai tekanan yang tinggi yaitu 101341 Pa sedangkan nilai tekanan terendahnya 101308 Pa. .sedangkan nilai tekanan terendahnya 101308 Pa. .

Kecepatan 40 km/jam didapat nilai tekanan yang tinggi yaitu 101389 Pa Kecepatan 40 km/jam didapat nilai tekanan yang tinggi yaitu 101389 Pa sedangkan nilai tekanan terendahnya 101230 Pa. sedangkan nilai tekanan terendahnya 101230 Pa.




Di mana untuk nilai tertinggi dari hasil analisa tersebut terjadi pada Di mana untuk nilai tertinggi dari hasil analisa tersebut terjadi pada kecepatan 100 km/jam yaitu dengan tekanan 101726 Pa sedangkan nilai kecepatan 100 km/jam yaitu dengan tekanan 101726 Pa sedangkan nilai tekanan yang terendah adalah 103141 Pa dengan kecepatan 20 km/jam.tekanan yang terendah adalah 103141 Pa dengan kecepatan 20 km/jam.

Tekanan tertinggi (ditunjukkan dengan warna merah) terjadi pada bagian Tekanan tertinggi (ditunjukkan dengan warna merah) terjadi pada bagian depan kabin dan sebagian depan ahmed body car, dimana daerah depan kabin dan sebagian depan ahmed body car, dimana daerah tersebut merupakan frontal area. tersebut merupakan frontal area.

4.24.2 SaranSaran Untuk mengahadapi persoalan yang menyangkut mengenai fluida, Untuk mengahadapi persoalan yang menyangkut mengenai fluida,

khususnya dalam analisa dengan perangkat lunak. Usaha – usaha yang khususnya dalam analisa dengan perangkat lunak. Usaha – usaha yang sebaiknya dilakukan adalah:sebaiknya dilakukan adalah:

Hendaknya mengetahui terlebih dahulu jenis analisa fluida yang ingin Hendaknya mengetahui terlebih dahulu jenis analisa fluida yang ingin diketahui. Apakah analisa tersebut adalah aliran dalam (interal) atau diketahui. Apakah analisa tersebut adalah aliran dalam (interal) atau aliran luar (eksternal).aliran luar (eksternal).

Mengetahui kondisi – kondisi fluida awal sebelum dilakukan proses Mengetahui kondisi – kondisi fluida awal sebelum dilakukan proses analisa. Seperti kecepatan, tekanan, jenis fluida dan sebagainya.analisa. Seperti kecepatan, tekanan, jenis fluida dan sebagainya.

Bila ingin melakukan analisa sebelumnya sudah ada suatu sistem yang Bila ingin melakukan analisa sebelumnya sudah ada suatu sistem yang dapat dijadikan standar analisa dapat dijadikan standar analisa

Daftar PustakaDaftar Pustaka Team Yayasan Pendidikan Haster., Team Yayasan Pendidikan Haster., IKHTISAR RUMUS - RUMUS LENGKAP IKHTISAR RUMUS - RUMUS LENGKAP

FISIKA: Untuk SMU, FISIKA: Untuk SMU, Penerbit Gunung Ilmu Press, Bandung, 1991.Penerbit Gunung Ilmu Press, Bandung, 1991. Olson, M. Reuben., Wright, J. Steven., diterjemahkan Alex Tri Kantjono Olson, M. Reuben., Wright, J. Steven., diterjemahkan Alex Tri Kantjono

Widodo., Widodo., DASAR – DASAR MEKANIKA FLUIDA TEKNIKDASAR – DASAR MEKANIKA FLUIDA TEKNIK, Edisi Kelima, , Edisi Kelima, Cetakan 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993. Cetakan 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.

Streeter, V. L., Wylie, Benyamin E., diterjemahkan oleh Arko Prijono., Streeter, V. L., Wylie, Benyamin E., diterjemahkan oleh Arko Prijono., MEKANIKA FLUIDAMEKANIKA FLUIDA, Edisi Kedelapan, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1999., Edisi Kedelapan, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1999.

Catatan kuliah Metode Elemen HinggaCatatan kuliah Metode Elemen Hingga, Teknik Mesin-Universitas , Teknik Mesin-Universitas Gunadarma, Depok.Gunadarma, Depok.

Harijono Djojodihardjo., Harijono Djojodihardjo., MEKANIKA FLUIDAMEKANIKA FLUIDA, Erlangga, Jakarta, 1982., Erlangga, Jakarta, 1982. Gerhart, Philip M. dan Gross, Richard j., Fundamental Of Fluid Mechanics, Gerhart, Philip M. dan Gross, Richard j., Fundamental Of Fluid Mechanics,

PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,1985.PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,1985. Lembaga Kursus CCIT., Lembaga Kursus CCIT., Modul Computational Fluid DynamicModul Computational Fluid Dynamic, Depok., Depok.

ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR...

Documents

Transcript of ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR...