Teknika-Studi Karakteristik Aliran Pada Kendaraan Jenis Van Yang Menggunakan Side Airdams (1)

JURNAL TEKNIKA – Fakultas Teknik UNESA, Vol. 6 No. 2, Agustus 2005: 130 - 141

130

STUDI KARAKTERISTIK ALIRAN PADA KENDARAAN JENIS

VAN YANG MENGGUNAKAN SIDE AIRDAMS (STUDY OF FLOW CHARACTERISTIC ON VAN TYPED VEHICLE

WITH SIDE AIRDAMS)

A. Grummy Wailanduw Jurusan Teknik Mesin – FT UNESA

[email protected]

Abstrak Kendaraan jenis van atau commercial juga dituntut untuk memiliki stabilitas yang baik saat

berjalan. Parameter stabilitas ini ditentukan diantaranya oleh harga koefisien lift atau CL yang dimiliki

oleh kendaraan tersebut. Selain itu diharapkan pula harga koefisien drag atau CD yang minimal. Harga

kedua koefisien ini dapat dijelaskan melalui karakteristik aliran yang terjadi di sekeliling kendaraan.

Dalam penelitian ini akan dipelajari karakteristik aliran yang terjadi jika kendaraan van tersebut

dipasang side air dams dengan modifikasi hs/l= 0,018; 0,03 dan 0,04 pada samping kiri dan kanan bodi.

Model kendaraan jenis van sebagai model eksperimen dengan skala 1 : 8 diuji pada wind tunnel

pada kondisi Re= 7 x 105 dan Re= 1,13 x 10

6. Distribusi tekanan yang terjadi diamati pada center line

permukaan model kendaraan bagian atas dan bawah, pada dinding bawah samping kiri dan kanan bodi,

dan pada bagian belakang kendaraan atau wake untuk melihat perbedaan tekanan antara model

kendaraan dengan dan tanpa side air dams.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa dengan pemasangan side airdams relatif tidak terlalu

berpengaruh terhadap distribusi tekanan yang terjadi. Dengan demikian peningkatan stabilitas yang

diharapkan juga relatif tidak terjadi. Selain itu pengamatan terhadap distribusi kecepatan atau velocity

profile pada bagian wake menunjukkan tidak ada perubahan pada bagian upper, tetapi sedikit ada

perubahan pada bagian lower. Dengan demikian efek drag dari pemasangan side airdams relatif terjadi.

Kata kunci: Karakteristik aliran, side air dams, koefisien lift, koefisien drag, distribusi tekanan,

distribusi kecepatan (velocity profile).

Abstract Van or commercial vehicles must posses a sufficient stability in riding. Stability parameter was

determined by the value of lift coefficient (CL) of vehicle. Besides that, it is also expected to have

minimum drag coefficient (CD). The value of both coefficients can be described through flow

characteristics around the vehicle. This research studied flow characteristics a van which has been

equipped with side airdams of hs/l= 0,018; 0,03 and 0,04 on the right and left side of the body.

A model of 1 : 8 scale is tested on wind tunnel under conditions of Re= 7 x 105 and Re= 1,13 x 10

6.

Pressure distribution of the flow was observed at centerline of upper and lower surface of the model, on

the right and left bottom side of body. It is also observed in the aft or wakes of the model. The data will be

used to determine the pressure difference between models with and without side airdams.

The results of this experiment indicated that installment of side airdams did not influence

significantly the pressure distribution on the model. Hence, the expectation on increasing of stability was

not gained. In addition, the observation of velocity distribution or velocity profile observation in wake

indicated that there was no change in upperside, but there was an insignificant change in lowerside.

Hence, the drag effect of side airdams was relatively produced.

Keywords: flow characteristic, side airdams, lift coefficient, drag coefficient, pressure distribution,

velocity distribution (velocity profile).

1. Pendahuluan Sarana transportasi darat me-rupakan

salah satu sarana yang memegang peranan penting dalam kehidupan masyarakat

sekarang ini, yang mana berfungsi sebagai

sarana peng-angkutan dari satu tempat ke

tempat yang lain. Akhir-akhir ini jumlahnya

semakin meningkat baik dalam segi jenis

maupun model atau bentuknya. Peningkatan jumlah sarana transportasi darat ini,

khususnya kendaraan mobil semakin

membuat padat kendaraan di jalan dan ini

Studi Karakteristik Aliran pada Kendaraan Jenis Van yang Menggunakan Side Airdams

(A. Grummy Wailanduw)

131

akan membawa dampak pada kemacetan

lalu-lintas.

Untuk mengatasi keadaan tersebut, maka sekarang ini banyak dibangun jalan-

jalan bebas hambatan (tol). Pada kondisi

jalan seperti ini kendaraan-kendaraan yang

melewatinya diharuskan berjalan dengan

kecepatan tinggi (tertentu), implikasinya

performan atau unjuk kerja kendaraan

dituntut untuk memiliki kestabilan tinggi.

Artinya, jika kendaraan tersebut berjalan

dengan kecepatan tinggi ia tidak

“melayang”.

Indikasi “melayang” pada kendaraan

mobil dapat diketahui dari besar kecilnya

koefisien lift atau lift coefficient (CL). Jika kendaraan tersebut memiliki koefisien lift

yang besar maka sifat melayangnya besar

atau cenderung tidak stabil saat berjalan,

sebaliknya koefisien lift kecil maka sifat me-

layangnya kecil atau cenderung stabil saat

berjalan. Selain koefisien lift, setiap

kendaraan juga memiliki koefisien drag atau drag coefficient (CD) yang berbeda.

Koefisien drag adalah bilangan yang

menunjukkan besar kecilnya tahanan angin

yang diterima oleh kendaraan. Harga

koefisien drag yang kecil menunjukkan

hambatan angin yang diterima kendaraan

saat berjalan kecil, dan sebaliknya jika koefisien drag besar menunjukkan hambatan

angin yang diterima kendaraan juga besar.

Koefisien drag yang dimiliki suatu

kendaraan mempunyai pengaruh pada aspek

ekonomi bahan bakarnya. Artinya,

pemanfaatan energi yang di-hasilkan dari

pembakaran bahan bakar dan udara tidak

sepenuhnya dapat digunakan untuk

menggerakkan kendaraan tetapi juga harus

digunakan untuk mengatasi tahanan angin

yang diterima kendaraan saat berjalan. Oleh

karena itu diharapkan harga koefisien ini

tidak besar agar dapat diperoleh pe-manfaatan bahan bakar yang se-maksimal

mungkin.

Untuk mengontrol beban aerodinamik

yang diderita atau diterima kendaraan, maka

saat ini banyak kendaraan yang telah

dilengkapi dengan berbagai macam

peralatan aerodinamik, seperti: airdam, rear

spoiler, roof spoiler atau side airdams. Pada

penelitian ini akan diteliti pengaruh

pemasangan side air dams pada kendaraan

jenis van atau commercial vehicle. Perlu

diketahui bahwa selama ini mekanisme

aerodinamik dari alat-alat ini terutama side air dams tidak dipelajari secara detail,

karena mudahnya pemasangan alat-alat

tersebut pada bodi kendaraan dan penentuan

konfigurasi optimum dengan perubahan

ukuran parameter. Mengingat dimensi

optimum tergantung pada bentuk bodi

kendaraan maka penelitian secara individual

diperlukan.

Side air dams yang dipasang pada

kendaraan jenis sedan dapat menambah

maupun mengurangi CL apabila

konfigurasinya tidak cocok (Ohno dan

Kohri, 1991). Bila sudut yaw kecil dan aliran udara longitudinal yang dominan di bawah

lantai, maka side air dams dapat

mempercepat aliran dan akhirnya

mengurangi CL. Sebaliknya bila angin silang

atau crosswind yang mengalir masuk dan

keluar dari sisi bawah lantai yang dominan,

maka side air dams memutuskan aliran udara bawah lantai sehingga CL bertambah.

Tetapi untuk sudut yaw yang besar dapat

diperoleh juga hasil CL rendah melalui

optimalisasi bentuk bawah dari side air

dams. Sesuai dengan hasil penelitian

tersebut pada dasarnya pemasangan side air

dams dapat mengubah koefisien lift (CL) yang dimiliki kendaraan tersebut.

Benda uji yang digunakan adalah model

kendaraan van skala 1 : 8 dengan dimensi:

Panjang (l) : 479,4 mm

Lebar (w) : 195 mm

Tinggi (h) : 232,5 mm

Perbandingan tinggi side airdams

dengan panjang (hs/l): 0,018; 0,03; 0,04

Udara adalah fluida yang memiliki

densitas dan viskositas. Densitas (ρ)

didefinisikan sebagai massa persatuan

volume. Properti ini tergantung pada

tekanan (p) dan temperatur (T). Kendaraan

di jalan pada umumnya berjalan dengan

kecepatan di bawah sepertiga dari kecepatan

suara. Pada batas kecepatan tersebut harga

variasi tekanan dan temperatur dalam aliran

dengan harga free stream sangat kecil, oleh

karena itu perubahan pada densitas dapat

diabaikan. Dengan demikian aliran udara

yang mengalir disekeliling kendaraan dapat

dikategorikan sebagai aliran fluida


132

incompressible. Untuk kondisi standar, p= 1

atm dan T= 288 K, harga densitas atau ρ=

1,2250 kg/m3.

Properti lainnya dari udara adalah

viskositas. Properti ini disebabkan oleh

gesekan molekuler antara partikel-partikel

fluida. Gesekan ini berhubungan dengan fluks momentum karena gradien kecepatan.

Untuk fluida incompressible properti ini

bergantung pada temperatur. Pada kondisi

standar viskositas µ= 1,7894x10-5

Ns/m2 dan

ν= 1,4607x10-5

m2/s. Viskositas yang di-

miliki oleh fluida ini menyebabkan

terjadinya friction drag sehingga timbul

gradien kecepatan pada dinding.

Side airdam adalah peralatan

aerodinamik yang dipasang pada bagian

samping kanan dan kiri bawah dari bodi

kendaraan. Istilah side air dam ber-macam-

macam, menurut Kohri dkk. (1989)

menyebutnya dengan “strake atau large

strake”. Dijelaskan lebih lanjut bahwa pemasangan strake berfungsi untuk

mereduksi profile drag pada bagian bawah

atau under floor khususnya ban, di mana ia

akan men-cegah terpaan langsung udara

pada permukaan ban. Dengan profil yang

sesuai maka peralatan ini dapat membuat

udara mengalir secara halus dan

meminimalkan separasi yang terjadi di-sekeliling ban. Sementara untuk bentuk

large strake dapat mengatur vortices

disekeliling ban. Dijelaskan lebih lanjut

bahwa besar sudut θ yang dibentuk oleh strake bagian belakang akan berpengaruh

terhadap harga koefisien drag, di mana jika

θ besar maka koefisien dragnya juga besar.

Hucho (1986) mengistilahkan side air dam dengan side skirt. Dijelaskan bahwa

pemasangan peralatan ini dapat

menimbulkan ground effect. Berdasarkan

teori bahwa bagian bawah kendaraan akan

membentuk ventury nozzle yang

menghasilkan daerah tekanan rendah,

sehingga menciptakan gaya lift yang negatif.

Aliran udara yang mengalir pada

kendaraan terbagi sebagian di atas dan

lainnya di bawah kendaraan. Hucho (1986)

menggambarkan aliran udara yang terjadi

pada kendaraan komersial seperti gambar berikut ini.

Gambar 1: Aliran udara pada kendaraan komersial

Dijelaskan lebih lanjut oleh Hucho,

bahwa proses aliran pada kendaraan yang

bergerak dapat dikategorikan menjadi 3

(tiga), yaitu: aliran udara disekeliling

kendaraan, aliran udara menembus bodi, dan

proses aliran dalam mesin. Aliran udara

pertama dan kedua saling berhubungan,

sebagai contoh aliran udara yang menembus kabin mesin atau engine compartment ber-

gantung langsung pada medan aliran di-

sekeliling kendaraan.

Aliran di sekeliling kendaraan ini

menimbulkan gaya-gaya dan momen-

momen yang sangat mempengaruhi unjuk

kerja dan stabilitas kendaraan. Dari pola

aliran pada gambar (1) di atas ditunjukkan

bahwa terjadi streamline yang mengikuti

kontur bodi kendaraan, tetapi aliran udara ini

akan terpisah atau separasi pada bagian ujung belakang kendaraan dan membentuk

wake.



133

Udara yang bergerak dari daerah yang

bertekanan tinggi ke daerah ber-tekanan

rendah atau favourable pressure gradient akan dipercepat alirannya oleh karena

perbedaan tekanan tersebut, dan sebaliknya

akan diperlambat alirannya jika dari tekanan

rendah ke tekanan tinggi atau adverse

pressure gradient.

Sejumlah aliran pada bodi kendaraan

diatur oleh hubungan antara kecepatan dan

tekanan yang diekspresikan dengan

persamaan Bernoulli. Persamaannya adalah:

pstatik + pdinamik = konstan = ptotal atau

ps + ½ ρ V2 = konstan = pt ……

(1)

Di mana: ρ = densitas udara

V = kecepatan udara (relatif

terhadap kendaraan)

Persamaan di atas mempunyai arti bahwa

dalam aliran udara kenaikan tekanan akan

diimbangi dengan turunnya kecepatan, atau

sebaliknya. Tetapi perlu diketahui bahwa

asumsi yang digunakan untuk persamaan ini

adalah perbedaan ketinggian diabaikan, tidak ada perbedaan densitas (aliran

incompressible), aliran steady, aliran

sepanjang stream line, dan aliran tanpa

gesekan.

Tekanan statik atau pstatik adalah tekanan

udara pada setiap titik, sedangkan tekanan

dinamik atau pdinamik menunjukkan energi kinetik tiap satuan volume. Tekanan

dinamik ini yang berpengaruh langsung

terhadap gaya-gaya aerodinamik yang

terjadi pada kendaraan tersebut, seperti gaya

drag, gaya lift. Pada setiap titik dalam aliran

di mana kecepatannya sama dengan nol, atau

mempunyai harga tekanan yang terbesar, maka kondisi tersebut disebut stagnan dan

tekanan pada kondisi ini disebut dengan

tekanan stagnasi.

Perbedaan antara tekanan lokal statik

pada setiap titik dalam aliran dengan

tekanan statik pada free stream bergantung

langsung dengan tekanan dinamik pada free

stream, dan perbandingan ini yang disebut

dengan koefisien tekanan atau pressure

coefficient (Cp) . Atau

2

2

1∞

∞−=

V

ppCP

ρ

………………….. (2)

di mana p: tekanan lokal statik atau

tekanan pada kontur

p∞: tekanan statik free stream

V∞: kecepatan free stream

Timbul atau tidaknya gaya lift dapat

dilihat secara langsung dari distribusi

tekanan atau Cp pada permukaan atas dan

permukaan bawah profil. Jika selisih

distribusi tekanan pada permukaan atas

bernilai negatif, maka gaya lift yang timbul akan menyebabkan profil terangkat, sedang

bila yang terjadi adalah sebaliknya, maka

gaya lift akan menyebabkan profil tertekan

ke bawah. Selain distribusi tekanan, besar

kecilnya gaya lift maupun drag juga

ditentukan oleh gaya gesek dalam bentuk

skin friction coefficient atau Cf.

2. Metode

Pada penelitian ini yang menjadi obyek

penelitian adalah model jenis kendaraan

komersial atau van dengan dan tanpa side

airdams. Di sini jenis kendaraan yang akan diuji, dibuatkan modelnya dengan

mempergunakan skala yaitu 1 : 8. Penentuan

besar skala ini masih dalam batas yang

dikemukakan oleh Pope dan Harper (1966),

bahwa dalam pengujian automobil di wind

tunnel luas frontal model kendaraan uji tidak

boleh lebih dari 10 % luas test section wind tunnel. Juga dengan besarnya skala tersebut

bentuk dari pada peralatan aerodinamis

dapat dianggap flat.

Selanjutnya untuk menggambarkan

kondisi seperti pada kenyataannya bahwa

tidak terjadi boundary layer pada jalan,

maka sebagai landasan model uji dipasang fixed ground board. Metode ini masih di-

mungkinkan karena model jenis kendaraan

uji yang dipergunakan pada penelitian ini

mempunyai ground clearance yang relatif

besar. Seperti yang dikemukakan oleh

Barnard (1996), bahwa metode fixed ground

board masih dapat memberikan hasil yang

baik (akurat) untuk jenis kendaraan

commercial vehicles, tetapi hasil yang tidak

akurat untuk jenis kendaraan balap (racing

maupun kendaraan sport.


134

Pengambilan data dilakukan pada

bilangan Reynold (re) > 105, yaitu Re= 7 X

105 (V=23,43 m/s) dan 1,13 x 106 (V =

37,85 m/s) dengan perbandingan tinggi side

airdams terhadap panjang kendaraan (hs/l) =

0,018, 0,03, dan 0,04.

Gambar 3: Geometri dan dimensi model

kendaraan van

Sebelum pengujian dilakukan, maka

terlebih dahulu model uji dan landasannya

(fixed ground board) dipasang pada

pemegang atau penyangganya. Kedudukan

landasan terhadap dinding test section

bagian bawah mempunyai jarak ± 9,5 cm.

Pengambilan jarak ini berdasarkan pendapat

Barnard (1996) bahwa fixed ground board

harus terpasang bebas dari lapisan batas atau

boundary layer dinding test section.

Sementara kedudukan model uji terhadap landasannya dipasang pada center

line sesuai arah longitudinal aliran, dan

berjarak ± 18,5 cm dari ujung depan (leading

edge) landasan. Hal ini dilakukan dengan suatu asumsi bahwa untuk bagian down

stream masih memenuhi syarat > lebar

model uji, dan bagian depan boundary layer

landasan yang terbentuk relatif masih kecil.

Pengikatan antara model uji dan landasan

adalah pada rodanya, sehingga bagian

bawah dari model uji benar-benar bebas dari gangguan. Gambar dan dimensi detail dari

setting model uji dan landasannya dapat

dilihat pada Gambar (4).

Sesudah dilakukan pemasangan model

uji pada landasan dan diikat pada

penyangga, maka berikutnya adalah

pemeriksaan kondisi aliran yang masuk ke

test section pada setiap kecepatan. Hal ini

dapat diketahui melalui pembacaan

manometer yang dihubungkan dengan

pressure tap yang terpasang pada setiap sisi

dari keluaran atau output nosel. Dengan

pembacaan ∆h yang sama untuk setiap sisi

menunjukkan bahwa kondisi aliran masuk

yang parallel atau uniform.

Langkah berikutnya adalah pengambilan

data, baik data tentang distribusi tekanan pada center line atas dan bawah, dan pada

samping bodi dari model uji. Juga data

tentang velocity profil pada center line atas,

melalui boundary layer thickness. Untuk

mengetahui pengaruh pemasangan side

airdam terhadap gaya drag, maka

dilakukan pengukuran pada daerah wake. Pengukuran ini dilakukan pada satu titik x/l

= 0,065. Di mana x = 0 adalah daerah tepat

pada bagian belakang dari model uji.

Ketiga macam pengambilan data dilakukan

pada masing-masing perubahan ketinggian

side airdam, dari tanpa menggunakan

sampai menggunakan dengan dua macam

variasi.

Gambar 2: Fixed ground board



135

Gambar 4: Setting model uji dan landasan pada terowongan angin

3. Hasil dan Pembahasan Berdasarkan hasil eksperimen tersebut

diperoleh beberapa grafik dari hasil

pengukuran, yaitu grafik pressure

coefficient.

3.1. Distribusi tekanan pada center line atas

dan bawah, dan side body

Dari trend grafik perbandingan Cp= f(x/L) pada center line bagian atas maupun

bawah secara umum menunjukkan bahwa

distribusi tekanan yang terjadi relatif hampir

sama antara model uji standard dan model

uji yang dipasang side air dams dengan

modifikasi hs/l= 0,018; 0,03; dan 0,04 pada

model kendaraan van. (Lihat Gambar 5 dan

Gambar 6)

Aliran yang mengalir pada suatu

kendaraan sebenarnya merupakan aliran tiga

dimensi, artinya ada sebagian aliran yang ke

atas, ke bawah dan ke samping. Aliran yang

ke samping umumnya memiliki tekanan

berkisar atau sedikit lebih rendah dari

tekanan atmosfir (perhatikan data distribusi

tekanan pada kondisi standard di side body).

Sementara untuk aliran yang ke atas

umumnya memiliki tekanan yang lebih

rendah (perhatikan distribusi tekanan pada

kondisi standard di upper surface). Kondisi yang sama juga terjadi pada aliran yang ke

bawah umumnya memiliki tekanan yang

lebih rendah (perhatikan distribusi tekanan pada kondisi standard di lower surface).

Oleh karena itu pada kondisi standard akan

terjadi aliran dari samping yang menuju ke

atas dan ke bawah.

Dengan pemasangan side airdams maka

pada bagian lower surface dengan ground

akan membentuk semacam venturi, sehingga di sini aliran akan dipercepat atau dengan

kata lain ada penambahan momentum dalam

aliran. Sesuai dengan persamaan Bernoulli

maka di sini terjadi penurunan tekanan.

Selain itu side airdams dapat mengurangi

aliran dari samping yang mengalir ke lower

surface (perhatikan distribusi tekanan antara

side body dan lower surface setelah

dipasang dengan side airdams, di sini

tekanan di side body lebih rendah dari

tekanan di lower surface). Sementara itu

dengan pemasangan side airdams aliran dari

samping masih ada yang ke upper surface,

karena tekanan di side bodi masih lebih

besar dari tekanan upper surface. Kondisi di

atas terjadi pada ketiga macam variasi hs/l.

Dengan masih adanya aliran yang ke

atas maka masih terjadi lift positif, atau

dengan kata lain efek peningkatan stabilitas

yang diharapkan dari pemasangan side airdams belum terjadi.


136

GRAFIK Cp= f(x/L) UPPER SURFACE Re = 7 x 100000

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x/L

Cp

STANDARD

hs/l = 0,018

hs/l = 0,03

hs/l = 0,04

GRAFIK Cp= f(x/L) LOWER SURFACE Re = 7 x 100000

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x/L

Cp

STANDARD

hs/l = 0,018

hs/l = 0,03

hs/l = 0,04

Gambar 5: Grafik Cp = f(x/L) Upper dan lower surface pada Re= 7 x 10

5

GRAFIK Cp= f(x/L) UPPER SURFACE Re= 1,13 x 1000000

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x/L

Cp

STANDARD

hs/l = 0,018

hs/l = 0,03

hs/l = 0,04



137

GRAFIK Cp= f(x/L) LOWER SURFACE Re= 1,13 x 1000000

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x/L

Cp

STANDARD

hs/l = 0,018

hs/l = 0,03

hs/l = 0,04

Gambar 6: Grafik Cp = f(x/L) Upper dan lower Surface pada Re= 1,13 x 10

6

3.2. Distribusi kecepatan atau velocity

profile Distribusi kecepatan pada center line

atas model uji dapat dijelaskan melalui

harga eksponen power of law atau n yang

dimiliki. Pada profil kecepatan yang

bertambah gemuk harga n akan bertambah

besar, sedang bila terjadi sebaliknya maka

harga n akan berkurang. Dengan harga n

yang besar, maka kemampuan mengatasi

gaya geser pada permukaan kontur semakin

besar.

Profil kecepatan pada bagian dekat

dengan leading edge menunjukkan profil

kecepatan yang kurus, hal mana dikarenakan

pada kedudukan itu lapisan batas yang terjadi adalah laminer dan selanjutnya mulai

berkembang saat ia mengikuti kontur model

uji yang menanjak. Pada bagian leading

edge partikel fluida akan mengalami

percepatan yang menyebabkan ke-cepatan

mengalami perlambatan oleh adanya gaya

geser. Keadaan ini akan berlangsung sampai

momentum aliran sudah tidak mampu lagi

mengatasi gaya geser, dan juga akibat

adanya kenaikan tekanan (adverse pressure

gradient) yang akhirnya menyebabkan aliran

tersebut akan mengalami separasi.

GRAFIK n= f(x/L) Re= 7 x 100000

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x/L

n

STANDARD

hs/l= 0,018

hs/l= 0,03

hs/l= 0,04


138

GRAFIK n= f(x/L) Re= 1,13 x 1000000

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x/L

nSTANDARD

hs/l= 0,018

hs/l= 0,03

hs/l= 0,04

Gambar 7: Grafik perbandingan n= f(x/L) untuk model uji tanpa dan dengan menggunakan side

airdams Dari grafik perbandingan n= f(x/L) antara

model uji yang standar dan yang

menggunakan side airdams untuk ketiga

macam variasi di atas, tampak bahwa harga

n relatif sama. Hal ini berarti bahwa dengan

adanya pemasangan side airdams tidak mempengaruhi profil kecepatan pada center

line atas. Ini sesuai dengan hasil pengukuran

distribusi tekanan pada upper surface di

depan yang relatif sama untuk model uji

yang standard maupun yang dipasang

dengan side airdams.

Selanjutnya dari grafik di atas tampak

bahwa harga n mengalami kenaikkan yang

lebih tajam pada x/L= 0,049 sampai x/L=

0,18. Hal ini dikarenakan pada jarak tersebut

aliran udara mengikuti kontur model uji

yang melengkung (convex surface) sehingga

harga n besar, sedangkan untuk harga x/L > 0,26 kontur model uji berbentuk datar

sehingga perkembangan harga n relatif lebih

kecil.

3. Profil kecepatan di daerah wake

Berdasarkan perbandingan δ/y= f(u/U)

antara model uji standard dan model uji

yang dipasang side airdams dengan

modifikasi hs/l= 0,018 dan 0,03 tampak

profil kecepatan tanpa dimensi untuk bagian

upper dan lower relatif sama. Perbedaan

hanya terletak pada profil kecepatan bagian

lower, di mana profil kecepatan pada model

uji yang dimodifikasi sedikit lebih pendek dibandingkan dengan yang standard.

Sedangkan untuk kedua modifikasi masing-

masing memiliki profil yang relatif sama..

Hal ini dapat dijelaskan bahwa dengan

semakin sedikitnya aliran udara dari

samping yang masuk ke kontur bawah, maka

momentum aliran yang mengalir

longitudinal yang digunakan untuk

mengatasi aliran dari samping juga semakin

kecil..

Berdasarkan profil kecepatan tanpa

dimensi tersebut juga dapat disimpulkan

bahwa pemasangan side airdams pada model kendaraan van sedikit dapat menambah lebar

wake yang terjadi. Dengan bertambahnya

lebar wake tersebut maka gaya drag yang

terjadi juga lebih besar. Dengan demikian

dapat dikatakan bahwa pemasangan side

airdams dapat juga menambah gaya drag.



139

GRAFIK y/H= f(u/U) Re= 7 x 100000

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

u/U

y/H

STANDARD

hs/l= 0,018

hs/l= 0,03

GRAFIK y/H= f(u/U) Re= 1,13 x 1000000

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2u/U

y/H

STANDARD

hs/l= 0,018

hs/l= 0,03

Gambar 8: Grafik y/h= f(u/U) pada Re= 7 x 10

5 dan Re= 1,13 x 10

6

4. Simpulan dan Saran Berdasarkan hasil pengujian dan analisa data

dapat disimpulkan:

1. Pemasangan side airdams pada

kendaraan jenis van relatif kurang

berpengaruh terhadap distribusi tekanan

yang terjadi, baik itu pada modifikasi

0,018; 0,03 dan 0,04. Hal ini dapat

diketahui dari distribusi tekanan pada

upper surface dan lower surface center

line. Kecilnya pengaruh pemasangan

side airdams terhadap distribusi tekanan

pada lower surface dapat diketahui juga

dari distribusi tekanan pada side body.

Dengan demikian pemasangan side

airdams terhadap pengurangan gaya lift

relatif kecil, atau dengan kata lain

peningkatan stabilitas kendaraan relatif

kecil. 2. Pemasangan side airdams pada

kendaraan jenis van juga tidak

berpengaruh terhadap velocity profile

pada upper surface center line. Hal ini

dapat diketahui dari exponent power of

law atau “n” yang terjadi.

3. Pada bagian wake tampak bahwa

pemasangan side airdams dengan

modifikasi 0,018 dan 0,03 relatif tidak

mempengaruhi distribusi kecepatan atau

velocity profile yang terjadi pada bagian

upper dan lower. Pada bagian lower

hanya terjadi sedikit perubahan velocity

profile, di mana dengan pemasangan

side airdams dapat memperpendek

velocity profile. Dengan demikian

pemasangan side airdams dapat

berpengaruh terhadap drag yang terjadi,

yaitu dengan memperbesar gaya drag.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran

stabilitas yang komprehensif/menyeluruh,

disarankan kondisi pengujian dilakukan pada 3 (tiga) macam bilangan Re di mana

masing-masing mewakili kondisi aliran

laminer, transisi, dan turbulen, sehingga

dapat diketahui secara jelas karakteristik

aliran yang terjadi.


140

Pengukuran profil kecepatan di daerah

wake dengan menggunakan pitot tube

memiliki beberapa kelemahan, diantaranya tidak dapat mendeteksi arah aliran yang

membelakangi alat tersebut ataupun arah

aliran yang membentuk sudut dengan alat

tersebut, dan juga pitot tube hanya memiliki

tingkat keakurasian yang rendah. Disarankan

pengukuran profil kecepatan dengan

menggunakan five holes probe ataupun hot

wire anemometry yang memiliki

kemampuan mendeteksinya lebih tinggi.

Pengukuran distribusi tekanan hanya

menunjukkan efek dari presure, dan ini

belum sepenuhnya dapat menjawab tentang

besar kecilnya koefisien lift dan drag, karena di sini tegangan geser efek dari viscositas

belum diperhitungkan. Disarankan untuk

pengujian berikutnya memasukkan variabel

tegangan geser.

Pengujian dengan mempergunakan

model memiliki kelemahan bahwa

kecepatan pengujian tidak sepenuhnya dapat menggambarkan kecepatan sebenarnya,

sehingga fenomena atau karakteristik aliran

yang terjadi kemungkinan dapat berbeda.

Oleh karena itu disarankan pengujian

berikutnya menggunakan dimensi

sebenarnya, atau dengan menaikkan kondisi

pengujian (bilangan Re). Stabilitas kendaraan jenis van dapat

ditingkatkan melalui berbagai cara, seperti

pemasangan roof spoiler pada bagian atap

belakang, pemasangan front spoiler, dan

membuat diffuser pada penampang bawah

kendaraan. Disarankan untuk dilakukan

pengujian dalam rangka meningkatkan

stabilitas kendaraan jenis van dengan

melakukan pengujian mempergunakan

model yang lain.

Daftar Pustaka

Fukuda, Hitoshi, dkk., “Improvement of

vehicle aerodynamics by wake

control” JSAE Review 16, 1995, p.p.

151-155.

Kohri, Itsuhei, dkk., “Aerodynamic development of an experimental car”,

Paper SAE 890373, 1989.

Ohno, K. dan Kohri, I., “Improvement of

aerodynamic characteristics of a

passenger car by side air-dams”, Journal of vehicle design, vol. 12,

1991, p.p. 598-608.

Ohshima, Tatsuya, dkk., “Influence of the

cooling air flow outlet on the

aerodynamic characteristics”, JSAE

Review 19, 1998, p.p. 137-142.

Okumura, Kenji, dkk., “Development of

crosswind spoiler”, JSAE Review 17,

1996, p.p. 293-299.

Sakakibara, Kenji, dan Tsutsui, Tatsuo, “Aerodynamic yaw characteristics of

commercial vehicle influenced by

front side vortices”, JSAE Review 13,

1992, p.p. 54-59.

Anderson John D. JR., Fundamentals of

aerodynamics: International Edition, Singapore: McGraw-Hill Book Co.,

1988.

Barnard R.H., Road vehicle Aerodynamic

Design: An Introduction, England:

Longman, 1996.

Clancy L.J., Aerodynamics, London: A

Pitman International Text, 1975.

Duncan, W.J., Thom, A.S. dan Young, A.D.,

Mechanics of fluids, London: The

English Language Book Society and

Edward Arnold Publishers, Ltd., 1980.

Fox, Robert W. dan McDonald, Alan T.,

Introduction to fluid mechanics:

Fourth edition, USA: John Wiley &

Sons, Inc., 1994.

Gillespie, Thomas D., Fundamentals of

vehicle dynamics, Warrendale PA:

Society of Automotive Engineers, Inc.

1990.

Houghton, E.L. dan Brock, A.E.,

Aerodynamics for engineering students: Second edition, London:

Butler & Tunner Ltd., 1980.



141

Hucho, Wolf-Heinrich, Aerodynamics of

road vehicles, London: Butterworth,

1986.

Katz, Joseph, Race car aerodynamics:

Designing for speed, Cambridge:

Robert Bentley, Inc., 1995.

Milliken, William F., dan Milliken, Douglas

L., Race car: Vehicle dynamics,

Warrendale PA: Society of

Automotive Engineers, Inc., 1992.

Pope, Alan, dan Harper, John, J.,], Low

speed wind tunnel testing, New York: John Wiley & Sons, 1966.

Shames, Irving H., Mechanics of fluids:

Third edition, Singapore: McGraw

Hill, Inc., 1992.

Wong, J.Y., Theory of ground vehicles,

Canada: John Wiley & Sons, Inc.,

1993.

Teknika-Studi Karakteristik Aliran Pada Kendaraan Jenis Van Yang Menggunakan Side Airdams (1)

Documents

Transcript of Teknika-Studi Karakteristik Aliran Pada Kendaraan Jenis Van Yang Menggunakan Side Airdams (1)