ANALISIS CFD PENYEMPURNAAN PENGGUNAAN PENGARAH ANGIN TERHADAP
PENGURANGAN GAYA DRAG PADA MOBIL BARANG BAK TERTUTUP
ANALISIS CFD PENYEMPURNAAN PENGGUNAAN PENGARAH ANGIN TERHADAP
PENGURANGAN GAYA DRAG PADA MOBIL BARANG BAK TERTUTUP
CFD ANALYSIS TO IMPROVEMENT THE USE OF WIND DIRECTORS ON BOX
TRUCK FOR DRAG REDUCTION
Shova Alfian* Program Studi Magister Teknik Mesin.
Fakultas Teknik Industri.
Institut Teknologi Nasional Bandung shovaalfian@gmail.
INFO ARTIKEL
Diterima: 01 September 2022 Direvisi: 03 Desember 2022 Disetujui: 16 Desember 2022 Kata Kunci:
Aerodinamika.
Drag.
CFD
ABSTRAK
Aerodinamika merupakan salah satu faktor yang dapat meningkatkan efisiensi konsumsi bahan bakar.
Semakin kecil koefisien drag maka semakin efisien kendaraan tersebut.
Kondisi saat ini masih banyak ditemukan penggunaan/pemasangan pengarah angin tanpa memperhitungkan fungsi dan manfaatnya serta masih belum ada regulasi yang mengatur secara detail dalam menggunakan pengarah angin.
Maka perlu dilakukan penelitian ini dengan tujuan mengetahui manfaat penggunaan pengarah angin yang tepat agar dapat menurunkan nilai koefisien drag serta diharapkan penelitian ini bisa diterapkan dalam penggunaan pengarah angin.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan tiga jenis model pada kecepatan terendah 20 km/jam dan tertinggi 80 km/jam.
Hasil simulasi pada truk dengan mobel pengarah angin lebih rendah 40 cm, truk dengan pengarah angin atas dan truk full pengarah angin menggunakan perangkat lunak ansys workbench, menunjukkan bahwa truk full pengarah angin memiliki nilai Cd paling kecil.
Terjadi penurunan nilai cd dari model truk pengarah angin lebih rendah 40 cm ke model truk full pengarah angin.
Namun untuk menunjukkan hasil yang lebih akurat, perlu dilakukan uji jalan serta aliran fluida dialirkan dari empat sisi.
ABSTRACT
Keywords:
Aerodynamics.
Drag.
CFD Aerodynamics is one of the factors that can increase the efficiency of fuel consumption.
The smaller the drag coefficient, the more efficient the vehicle.
The current condition is that there are still many uses/installations of wind guides without taking into account the functions and benefits and there is still no regulation that regulates in detail the use of wind guides.
So it is necessary to do this research with the aim of knowing the benefits of using the right wind guide in order to reduce the value of the drag coefficient and it is hoped that this research can be applied in the use of a wind guide.
This research was conducted using three types of models at the lowest speed of 20 km/hour and the highest speed of 80 km/hour.
The simulation results on trucks with 40 cm lower wind guides, trucks with upper wind guides and trucks with full wind guides using ansys workbench software, show that full wind driven trucks have the smallest Cd value.
There was a decrease in the value of the cd from the 40 cm lower wind-directed truck model to the full wind-directed truck model.
However, to show more accurate results, it is necessary to conduct a road test and flow of fluid from four sides.
*Corresponding author: shovaalfian@gmail.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Kemajuan teknologi dan peralihan penggunan sumber energi sesuai target pada rencana Umum Energi Nasional (RUEN) yaitu penggunaan Energi Baru Terbarukan (EBT) pada tahun 2025 dan 2050 masing masing sebesar 23% dan 31% dari total kebutuhan energi nasional (Republik Indonesia, 2.
Membuat para produsen otomotif menciptakan berbagai macam model, terutama pada inovasi bodi kendaraan untuk meningkatkan Selain mobil baru, mobil yang sudah beroperasi juga dituntut untuk meningkatkan efisiensi melalui DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Sesuai pada Peraturan Pemerintah No.
tahun 2012 tentang Kendaraan yang salah satu isinya mewajibkan kendaraan menggunakan pengarah angin.
Pengarah angin sangat mempengaruhi aerodinamika kendaraan, karena aerodinamika merupakan salah satu faktor yang dapat meningkatkan efisiensi konsumsi bahan Semakin kecil koefisien drag maka semakin efisien kendaraan tersebut.
Oleh karena itu diperlukan perhitungan gaya-gaya yang akan terjadi pada kendaraan dan desain yang teliti pada saat perancangan pengarah angin.
Aerodinamika kendaraan mempengaruhi beberapa kondisi antara lain: gaya tahanan udara .
, gaya angkat .
, dan gaya samping Barometer.
Volume 8 No.
Januari 2023, 42-49 .
ide forc.
, serta momen tukik/angguk .
dan momen guling .
Kondisi saat ini masih banyak ditemukan penggunaan/pemasangan memperhitungkan fungsi dan manfaatnya serta masih belum ada regulasi yang mengatur secara detail dalam menggunakan pengarah angin.
Gambar 1 merupakan salah satu contoh penggunaan pengarah angin yang belum sumber utama habatan aliran dapat dilihat pada Gambar 2, yaitu roda dan bagian bawah mobil, bagian belakang, celah antara traktor dan trailer, serta pemisahan bagian depan .
Gambar 2.
Sumber utama hambatan pada truk, .
Pemisahan pilar-A dan efek aktuasi .
Gambar 1.
Truk dengan pengarah angin yang belum maksimal.
Tujuan yang melatar belakangi penelitian ini antara lain mengetahui tentang penggunaan pengarah angin yang tepat agar dapat menurunkan nilai koefisien drag serta diharapkan penelitian ini bisa diterapkan dalam penggunaan pengarah Tinjauan Pustaka Aerodinamika Aerodinamika mobil merupakan suatu pergerakan fluida yang dapat mempengruhi pergerakan dari mobil Secara umum gaya yang terjadi saat mobil berjalan antara lain gaya hambat .
rag forc.
, gaya angkat .
ift forc.
, gaya samping .
ide forc.
Pada mobil, bagian yang pengaruhnya sangat besar terhadap gaya hambat adalah bagian depan serta bagian atap mobil.
Karena pada bagian tersebut merupakan bagian yang mengalirkan udara dari depan sampai ke belakang.
Diperkirakan aerodinamika pada mobil yang lebih efektif sekitar 3-4% untuk menghemat bahan bakar serta 10% untuk mengurangi drag .
Diharapkan melalui studi computational fluid dynamics (CFD) dapat menggambarkan dengan tepat pola aliran sesuai dengan hasil eksperimen.
Metode CFD telah dilakukan pengujian untuk membuktikan bahwa metode ini biasa digunakan dalam pendekatan untuk menyelesaikan Simulasi menggunakan komputer dapat menghemat waktu dan biaya .
Mengoptimalkan aerodinamika pada mobil melalui penelitian simulasi secara numerik.
Untuk mengurangi gaya hambat pada mobil dapat dilakukan dengan cara yaitu mengurangi area yang dapat terjadi flow separation dan stagnasi aliran pada bagian mobil.
Ada empat yang menjadi DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Persamaan Dasar Dinamika Fluida pada CFD Persamaan dasar yang digunakan pada CFD antara lain persamaan energi, momentum serta Ketiga persamaan tersebut merupakan lanjutan dari prinsip dasar fisika yaitu, hukum kekekalan massa, hukum newton dan hokum kekekalan Dalam menentukan dasar gerak fluida langkahlangkah yang dilakukan antara lain memilih prinsip dasar akan digunakan kemudian menerapkannya dalam pemodelan di simulasi .
Aliran Eksternal Aliran ini adalah aliran yang melintasi kontur bodi dan berada pada aliran fluida tanpa memiliki batasan.
Aliran ini juga tidak dibatasi oleh permukaan benda tetapi seakan-akan permukaan benda yang dibatasi oleh aliran fluida tersebut.
Beberapa fenomena yang muncul akibat adanya aliran fluida yang bersinggungan dengan permukaan benda antara lain .
Boundary layer Boundary layer adalah lapisan tipis pada permukaan padat yang terletak dekat permukaan kontur yang kecepatannya tidak seragam karena tegangan geser yang diakibatkan oleh viskositas.
Aliran nonviscous dan viscos Aliran nonviscous merupakan aliran yang memiliki gradien kecepatan atau tegangan gesernya mendekati nol.
Sedangkan aliran viscous adalah aliran yang pengaruh dari viskositanya akan mengikuti tegangan geser antara partikel fluida dengan permukaan padat yang dilaluinya.
Separasi aliran Separasi aliran adalah peristiwa yang terjadi pada boundary layer.
Hal ini akan mengakibatkan aliran berbalik arah.
Proses munculnya separasi aliran adalah karena aliran fluida yang bergesekan secara terus menerus dan mengakibatkan perubahan gaya gesek, yang akan mengakibatkan berkurangnya momentum aliran sampai dimana momentum berpisah terpisah dari permukaan benda.
Gelembung separasi Separasi jenis ini adalah separasi yang menyentuh kembali fluida yang telah terseparasi ke permukaan Separasi ini dimulai dari terpisahnya boundary ANALISIS CFD PENYEMPURNAAN PENGGUNAAN PENGARAH ANGIN TERHADAP PENGURANGAN GAYA DRAG PADA MOBIL BARANG BAK TERTUTUP layer laminar dari permukaan bodi kemudian fluida yang terseparasi terdorong lagi oleh free stream dan memaksa kembali bersentuhan dengan permukaan bodi.
Gaya Hambat Gaya hambat .
adalah gaya yang bekerja berlawanan arah dengan arah pergerakan kendaraan dan bekerja pada arah horizontal dari kendaraan.
Desain dari kendaraan sangat mempengaruhi gaya hambat pada kendaraan tersebut dan juga sangat menentukan nilai perfomansi aerodinamika.
Setiap jenis kendaraan memiliki perbedaan nilai gaya hambat.
Tegangan geser pada permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida akan menyebabkan skin friction drag.
Hal ini terjadi karena adanya gesekan viskos pada lapisan batas .
oundary laye.
Tahanan ini sangat dipengaruhi oleh tingkat kehalusan sebuah permukaan.
Sedangkan akibat dari tekanan pada benda yang bergerak melewati fluida adalah friction drag.
Salah satu fungsi pressure drag adalah untuk mendefinisikan drag yang terjadi pada benda yang diakibatkan oleh tahanan terhadap fluida, dapat dilihat pada Gambar 3 .
Computational Fluid Dynamics (CFD) Computation fluid dynamics adalah salah satu dari cara menggunakan perangkat komputer untuk menghasilkan informasi atau karakterisitik tentang aliran fluida.
Cara ini dihasilkan dari menggabungkan berbagai ilmu, antara lain matematika, ilmu computer, teknik dan fisika.
Ilmu-ilmu tersebut digunakan sebagai dasar pemodelan dan proses dalam simulasi aliran Prinsip penggunaannya adalah dengan metode perhitungan khususnya pada fluida.
Sebuah dimensi, luas dan volume melalui metode komputasi komputer dapat diilakukan perhitungan pada tiap-tiap elemenya.
Dasar dari konsep ini telah banyak digunakan pada industri desain dunia.
Hal ini dikarenakan metode ini dapat mengurangi biaya eksperimen, waktu eksperimen dan desain engineering tahap yang dilakukan menjadi lebih singkat.
Beberapa hal lain yang menjadi dasar penggunaan CFD adalah pemahaman dalam memahmai aliran fluida dari hasil simulasi berupa grafik, vetor, kontur bahkan animasi .
Kebaruan Penelitian Sudah banyak penelitian terdahulu terkait pengarah Namun belum ada penelitian yang sesuai dengan kondisi dilapangan khususnya yang beroperasi di Indonesia.
Berikut tabel perbandingan beberapa penelitian terdahulu dengan penelitian yang akan dilakukan.
Gambar 3.
Pengaruh kecepatan terhadap total drag .
Luas area .
rontal are.
juga sangat mempengaruhi besarnya nilai gaya hambat, semakin besar luas area maka semakin besar juga gaya hambat yang dihasilkan, atau sebaliknya .
Berikut adalah persamaan dari gaya hambat:
ya! = # ya! yuUycO # ya .
Dimana :
ya! : Gaya hambat (Newto.
ya! : Koefisien drag yuU : Massa jenis udara .
g/m.
ycO : Kecepatan .
ya : Luas frontal area .
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Penelitian Terdahulu Penelitian Kim.
, dkk dari Pohang University of Science and Technology pada tahun 2017 dengan judul Bio-inspired cab-roof fairing of heavy vehicles for enhancing drag reduction and driving stability.
Aspek yang dikaji Desain Cab-roof fairing (CRF) dengan meniru bentuk tubuh depan luar singa laut pada kendaraan 15 ton dan 5 ton menggunakan metode uji terowongan angin yang dilengkapi sistem pengukur hambatan .
Penelitian McTavish dan McAuliffe pada 2021 dengan judul Improved aerodynamic fuel savings predictions for heavy-duty vehicles using route-specific wind Aspek yang dikaji simulasi menggunakan model pada traktor dan trailer dengan teknologi pengurang hambatan, traktor dan trailer dengan bak muatan sesuai ketinggian, traktor dan trailer dengan ketinggan bak muatan setengah serta traktor dan trailer tanpa bak muatan.
Menggunakan metode Pengujian terowongan angin dengan tambahan perangkat lunak HDV .
eavy duty vehicle.
Penelitian oleh Wahyudi dkk dari Universitas PGRI Banyuwangi pada tahun 2014 dengan judul Pengaruh Bentuk Pengarah Angin (Deflecto.
Terhadap Karakteristik Aerodinamis Kendaraan Niaga (Truc.
Aspek yang dikaji Pengaruh Bentuk Pengarah Angin (Deflecto.
Terhadap Karakteristik Aerodinamis Barometer.
Volume 8 No.
Januari 2023, 42-49 Kendaraan Niaga tanpa deflektor dan dengan 3 variasi Cekung Datar Cembung.
Menggunakan metode Pengujian dilakukan di terowongan angin berukuran penampang 40 cm x 40 cm dengan panjang 300 cm.
Dengan kecepatan angin yang divariasikan oleh kipas angin sebesar 1,9.
2,31
dan 3,23 m/dt .
beserta kajian terhadap penelitian yang pernah dilakukan Selanjutnya pemodelan kendaraan kemudian di import ke ansys workbench.
Tahapan selanjutnya adalah simulasi, pengambilan data hasil simulasi, analisis data serta pengambilan kesimpula Kebaruan Penelitian Perbedaan dari penelitian Kim.
, dkk aspek yang akan dikaji pengarah angin tidak berbentuk tubuh bagian depan singa laut dan menambahkan pengarah angin di sisi kabin, terdapat perbedaan dimensi antara kabin dengan bak muatan, pengujian dilakukan pada kecepatan 80 km/jam, 60 km/jam, 40 km/jam, 20 km/jam serta disimulasikan menggunakan perangkat lunak ansys workbench.
Perbedaan dari penelitian McTavish dan McAuliffe, aspek yang dikaji truk yang diuji tidak memiliki kap mesin dibagian depan, menutup celah antara kabin dengan bak muatan, terdapat perbedaan dimensi antara kabin dengan bak muatan.
Pengujian dilakukan pada kecepatan 80 km/jam, 60 km/jam, 40 km/jam, 20 km/jam serta disimulasikan menggunakan perangkat lunak ansys workbench.
Perbedaan dari penelitian Wahyudi dkk dari Universitas PGRI Banyuwangi, aspek yang dikaji tinggi pengarah angin sama dengan tinggi bak muatan, penambahan pengarah angin pada bagian sisi kabin, terdapat perbedaan dimensi antara kabin dengan bak muatan, pengujian dilakukan pada kecepatan 80 km/jam, 60 km/jam, 40 km/jam, 20 km/jam serta disimulasikan menggunakan perangkat lunak ansys II.
METODE PENELITIAN
Metodologi yang digunakan untuk mencapai tujuan dari penelitian ini yaitu melakukan simulasi sistem menggunakan Software ANSYS Workbench untuk mengetahui dinamika fluida pada kendaraan serta perhitungan matematika.
Langkah-langkah dalam penelitian ini yaitu: Langkah I : penentuan bentuk pengarah angin dan jenis kendaraan sesuai dengan kondisi dilapangan.
Langkah II : pemodelan kendaraan tanpa dan dengan pengarah angin sesuai dengan rencana simulasi menggunakan solidwork.
Langkah i : pegujian menggunakan ansys workbench dengan ketentuan hanya fluida yang bergerak sesuai dengan rencana kecepatan dan kendaraan tetap diam.
Output dari ansys workbench berupa nilai dari pressure contour, velocity vector dan koefisien drag.
Alur Penelitian Alur proses dan tahapan dari penelitian ini seperti pada Gambar 4.
Tahapan penelitian diawali dari perumusan masalah yang terdiri dari kondisi kendaraan dilapangan DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 4.
Diagram alur penelitian.
Pemodelan simulasi Bentuk/model dari kendaraan yang akan disimulasikan pada penelitian ini mengikuti kondisi kendaraan dilapangan dengan pengarah angin yang kurang maksimal.
Dengan parameter sebagai berikut: pertama disimulasikan pada kecepatan 20, 40, 60, 80 km/jam, memiliki perbedaan lebar antara bak muatan dengan kabin sebesar 30 cm pada bagian kiri dan kanan serta hanya menggunakan bentuk pengarah angin cembung.
HASIL DAN PEMBAHASAN
ANALISIS CFD PENYEMPURNAAN PENGGUNAAN PENGARAH ANGIN TERHADAP
PENGURANGAN GAYA DRAG PADA MOBIL BARANG BAK TERTUTUP
Dimensi Kendaraan Pembuatan desain truk menggunakan software Dengan dimensi dari truk dapat dilihat pada Tabel 1.
No.
TABEL 3.
RANGKUMAN PRESSURE CONTOUR HASIL SIMULASI.
Pressure Contour (P.
Bentuk Truk Pengarah - 40 cm tinggi total TABEL 1.
DIMENSI TRUK YANG AKAN DISIMULASIKAN.
Parameter Ukuran .
Lebar Panjang Tinggi Julur Depan Julur Belakang Jarak Sumbu I-II Jarak Sumbu II-i Batasan-batasan Simulasi Batasan-batasan dalam simulasi ini bertujuan untuk menggambarkan kondisi objek simulasi yang mendekati kondisi sebenarnya.
Data-data dalam batasan berdasarkan informasi data yang sudah ditentukan maupun data yang diasumsikan.
Berikut batasan-batasan yang digunakan pada simulasi ini dapat dilihat Tabel 2:
TABEL 2
BATASAN-BATASAN SIMULASI
Menu Keterangan Size mesh Body of influrnce 0,1 / truk 0,03 Domain body Tinggi .
xP tru.
x P truk Geometri Full fluida Aliran Steady Viscous SST .
hear stress transpor.
Kecepatan Sama dengan kecepatan pada inlet Outlet Tidak ada tekanan Frontal area 8,8186 m2 Temperatur Konstan Densitas 1,225kg/m3 Hasil simulasi Gaya drag dan koefisien drag Metode Simple Simulasi Dimulai dari input Iterasi Hasil Simulasi Dari simulasi ini akan diketahui beberapa kondisi yaitu pressure contour, velocity vector dan koefisien drag.
Sehingga dapat menjadi bahan analisa terhadap peningkatan efisiensi penggunaan bahan bakar.
Berikut hasil dari simulasi yang dilakukan.
Pressure contour Dari hasil simulasi dapat dilihat penurunan pressure contour dari truk tanpa pengarah angin yang semakin mengecil jika truk tersebut menambahkan pengarah angin.
Pressure contour berfungsi untuk menunjukkan bagian bodi truk yang mendapatkan tekanan paling tinggi dan paling rendah dari aliran fluida dapat dilihat pada Tabel 3.
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Pengarah angin atas Full Kecepatan Maksimal Minimal 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam Sesuai dengan Tabel 3 pressure contour menunjukkan hasil simulasi pada kecepatan 80 km/jam truk dengan full pengarah angin memiliki nilai pressure contour maksimal 110e 02 Pa, sedangkan truk pengarah angin lebih rendah 40 cm sebesar 3.
179e 02 Pa, hal ini dikarenakan truk full pengarah angin dapat membelokkan aliran fluida sesuai dengan bentuk dari truk tersebut.
Truk yang menggunakan pengarah angin memiliki koefisien drag lebih kecil dibandingkan truk tanpa pengarah angin .
, karena desain pengarah angin yang dapat mengurangi perbedaan lebar dan ketinggian antara kabin dengan bak tertutup dapat menjadi media untuk aliran fluida melintasi truk tanpa mengalami perubahan kecepatan yang besar.
Begitupula pada simulasi truk di kecepatan 20, 40, 60 km/jam.
Velocity vector Salah satu fungsi dari velocity vector adalah untuk mengetahui kondisi aliran fluida disekitar truk.
Dari hasil simulasi yang dirangkum pada tabel 4, aliran fluida yang melintasi truk dimulai dari depan truk dengan pengarah angin lebih rendah 40 cm, terlihat dengan jelas terjadi benturan antara fluida dengan bodi kendaraan, sedangkan pada kondisi truk dengan menggunakan pengarah angin bagian atas hingga menggunakan full pengarah angin, aliran fluida dapat dibelokkan mengikuti kontur dari bodi truk.
Hal itu juga dapat dilihat dari bagian belakang truk, truk tanpa pengarah angin memiliki daerah wake yang lebih luas dibandingkan dengan model truk lainnya.
Daerah wake muncul karena akibat dari aliran fluida yang tidak dapat mengikuti bentuk bodi kendaraan.
Daerah ini memiliki tekanan yang rendah.
Wake merupakan akibat dari separasi boundary layer dibelakang bodi yang memiliki tekanan rendah dimana momentum alirannya tidak mencukupi .
Nilai velocity vector dapat dilihat di Tabel 4.
Barometer.
Volume 8 No.
Januari 2023, 42-49 Warna tersebut dimulai dari merah, orange, kuning, hijau muda, hijau tua, biru muda dan biru tua.
TABEL 4.
VELOCITY VECTOR HASIL SIMULASI
Bentuk Truk Kecepatan Pengarah - 40 cm tinggi Pengarah Angin Atas Full Pengarah Angin 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam Velocity Vector .
Maksimal Maksimal Koefisien drag Koefisien drag yang dihasilkan pada setiap kondisi bergantung tehadap beberapa variable yaitu, gaya drag, kecepatan fluida, luas frontal dan densitas.
Setiap mendesain kendaraan, koefisien drag merupakan salah satu faktor yang diperhitungkan karena akan mempengaruhi peforma kendaraan Hasil dari simulasi dapat dilihat pada Tabel 5.
TABEL 5.
KOEFISIEN DRAG HASIL SIMULASI
Bentuk Truk Kecepatan Pengarah - 40 cm tinggi Pengarah Angin Atas Full Pengarah Angin 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam 20 km/jam 40 km/jam 60 km/jam 80 km/jam Gaya Drag (N) Koefisien Drag Truk dengan pengarah angin lebih rendah 40 cm dari tinggi total Gambar 5.
Pressure countur truk dengan pengarah angin lebih rendah 40 cm pada kecepatan 20 km/jam.
Hasil simulasi yang terlihat pada Gambar 6 menunjukkan pada saat fluida melintasi bagian depan kabin, fluida gagal mengikuti bentuk bodi dengan baik hal ini ditandai dengan nilai pressure yang tinggi sebesar 19 Pa.
Setelah melintasi bagian depan kabin, fluida menuju bagian pengarah angin, fluida berhasil mengikuti bentuk bodi, di daerah ini nilai pressure turun paling rendah sebesar -8 Pa.
Pressure kembali naik saat melintasi bagian depan atas box.
Hal ini terjadi karena bagian ini memiliki bentuk yang tidak melandai, pada daerah ini nilai pressure naik menjadi 20 Pa.
Gelembung separasi terjadi pada bagian atas depan box.
Yang diakibatkan oleh fluida yang gagal mengikuti bagian depan atas box dipaksa kembali mengikuti bentuk bodi oleh free stream nilai pressure pada daerah ini sebesar -13.
5 Pa.
Nilai pressure kembali naik hingga -4 Pa pada bagian belakang truk.
Bagian yang menjadi daerah munculnya Sedangkan pada bagian sisi truk, pressure terbesar terjadi pada bagain depan samping box yaitu sebesar -2.
5 Pa.
dan pressure terkecil terjadi pada bagian sisi kabin sebesar 12.
5 Pa.
Pada simulasi kecepatan 40, 60, 80 km/jam hanya terjadi perubahan nilai terbesar dan terkecil.
Hal ini diakibatkan oleh perubahan kecepatan fluida tanpa diikuti oleh perubahan bentuk bodi.
Truk dengan pengarah angin atas Dari hasil simulasi menggunakan CAD Ansys Workbench untuk truk semua model pada simulasi kecepatan 20, 40, 60 dan 80 km/jam dapat disimpulkan bahwa penggunaan pengarah angin akan menurunkan gaya drag dan koefisien Serta kendaraan dengan pengarah angin lebih aerodinamis dibandingkan kendaraan tanpa pengarah angin .
Analisa tekanan Pada hasil simulasi yang dilakukan menunjukkan perbedaan warna.
Terdapat beberapa warna dimulai dari warna yang menunjukkan tekanan terbesar sampai terkecil.
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 6.
Pressure Countur truk dengan pengarah angin atas pada kecepatan 20 km/jam.
ANALISIS CFD PENYEMPURNAAN PENGGUNAAN PENGARAH ANGIN TERHADAP
PENGURANGAN GAYA DRAG PADA MOBIL BARANG BAK TERTUTUP
Dari hasil simulasi sesuai pada Gambar 7 menunjukkan nilai pressure tertinggi terjadi pada bagian depan cabin truk dengan nilai sebesar 19 Pa.
Setelah fluida melewati kabin truk, nilai pressure mengalami penurunan hingga -2 Pa pada bagian pengarah angin atas depan.
Pressure kembali turun pada bagian atas pengarah angin hingga -18 Pa.
Kemudian naik kembali pada bagian atas box sebesar Ae 2.
5 Pa.
Hingga pada bagian belakang truk sebesar Ae 4 Pa.
Hal ini diakibatkan fluida yang berbenturan pada bagian depan kabin gagal mengikuti bentuk bodi kemudian berhasil kembali mengikuti bentuk bodi setelah melewati bagian depan pengarah angin hingga bagian atas box.
Sedangkan saat melewati sisi kabin mengalami peningkatan hingga -4 Pa.
Kemudian pressure kembali naik pada bagian samping depan box hingga 14 Pa.
Dan kembali melandai pada sisi box pada nilai -2.
5 Pa.
Kondisi diakibatkan fluida gagal mengikuti bentuk bodi, karena bentuknya tidak melandai yang mengakibatkan tekanan terbesar pada bagian Selanjutnya hasil simulasi pada model ini tidak terjadi perubahan countur, melainkan perubahan nilai pressure yang semakin tinggi dan semakin mengecil karena bertambah besar tekanan yang diakibatkan meningkatnya kecepatan dari fluida.
aliran fluida dari permukaan bodi yang diawali gesekan secara menerus pada fluida .
Fluida kembali mengikuti bodi pada awal bagian pengarah angin samping sehingga pada bagian ini tekanannya mengalami peningkatan.
Sedangkan pada sisi box tekanan sebesar -3 Pa, pada bagian ini fluida kembali dapat mengikuti bentuk dari bodi truk hingga akhir dari truk.
Hasil simulasi dengan model ini pada kecepatan berikutnya hanya menunjukkan meningkat dan menurunnya nilai dari tekanan.
Analisa aliran fluida Hasil dari simulasi dapat dilihat pada gambar 9, 10, 11 Pada masing-masing gambar menunjukkan masing2 kondisi aliran.
Point 1 menunjukkan streamline diatas truk, point 2 menunjukkan boundary layer dan point 3 menunjukkan area wake.
Gambar 8.
Tampak samping aliran fluida di sisi atas dan bawah pada truk pengarah angin lebih rendah 40 cm.
Truk full pengarah angin Gambar 9.
Tampak samping aliran fluida di sisi kiri truk pengarah angin lebih rendah 40 cm.
Gambar 7.
Pressure countur truk full angin pada kecepatan 20 km/jam.
Gambar 8 merupakan kondisi pressure countor hasil dari simulasi.
Truk dengan model ini memiliki sedikit kemiripan dengan jenis truk pengarah angin atas.
Hal ini disebabkan bentuk dari bodi bagian atas kedua model tidak mengalami perubahan.
Pada jenis ini tekanan di bagian depan kabin sebesar 19 Pa, pada bagian depan kabin tengah kaca ke atas sebesar 15 Pa.
Sedangkan pada bagian pengarah angin sebesar 8 Pa.
Untuk bagian atas box sebesar Ae 2 Pa dan terakhir bagian belakang truk sebesar -3 Pa.
Hasil simulasi pada sisi truk menunjukkan bahwa fluida sedikit mengalami benturan yaitu pada bagian pengarah angin samping dengan nilai sebesar -1.
5 Pa hal ini mengalami peningkatan dari bagian sisi kabin sebesar Ae 11 Pa dikarenakan pada bagian sisi kabin terjadi gelembung separasi yang ditimbulkan efek dari bentuk bagian depan kabin.
Separasi adalah terpisahnya DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Pada Gambar 9 dan 10 menunjukkan aliran fluida pada truk pengarah angin lebih rendah 40 cm, terlihat aliran fluida mengalir tidak beraturan disekitar truk.
Hal ini menunjukkan bahwa truk dengan model ini kurang mampu membuat fluida mengalir dengan baik.
Bagian truk yang membuat fluida bergerak tidak beraturan adalah bagian atas kabin dan box atas depan.
Bagian ini memecah fluida untuk bergerak ke atas dan kebawah truk.
Serta sebagian fluida yang masuk ke celah antara kabin dan box.
Sedangkan pada model truk dengan pengarah angin atas, aliran fluida lebih teratur tetapi dibandingkan dengan truk full pengarah angin, truk pengarah angin atas memiliki daerah wake yang lebih luas.
Kondisi fluida yang melintasi truk model ini dapat dilihat di Gambar 11 dan Gambar 12.
Gambar 10.
Aliran fluida pada truk dengan pengarah angin atas.
Barometer.
Volume 8 No.
Januari 2023, 42-49 Gambar 11.
Aliran fluida pada truk dengan full pengarah angin.
Truk dengan full pengarah angin dapat dengan mudah merubah pergerakan udara untuk mengikuti bentuk dari bodi Sedangkan pada truk pengarah angin lebih rendah 40 cm ditemukan banyak titik benturan dengan aliran udara karena aliran udara tersebut kesulitan melewati bagian kabin dan box sisi depan.
Hal ini terjadi karena bentuk dari kabin dan box bagian depan kurang aerodinamis serta pengarah angin yang tidak sama tinggi dengan box menyebabkan aliran udara terputus dalam mengikuti kontur bodi.
Pada gambar velocity vactor diatas, warna biru menunjukkan daerah wake.
Semakin besar daerah wake maka semakin banyak udara yang gagal mengikuti kontur bodi truk.
Semakin besar pula nilai koefisien drag.
Jika daerah wake dapat dikurangi, maka drag juga akan berkurang.
Semakin aerodinamis kendaraan maka semakin sedikit daerah wake.
IV.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil simulasi menggunakan perangkat lunak ansys workbench pada kecepatan truk 20, 40, 60, 80 km/jam dengan model pengarah angin lebih rendah 40 cm memiliki nilai gaya drag 110.
30 N, 438.
27 N, 1019.
09 N dan 57 N dan nilai gaya drag truk dengan pengarah angin atas sebesar 79.
57 N, 327.
85 N, 730.
58 N, 1321,22 N
sedangkan truk full pengarah angin sebesar 72.
33 N, 289.
N, 664.
72 N, 1192,36 N, maka dapat disimpulkan bahwa truk full pengarah angin memiliki nilai gaya drag paling Terjadi penurunan nilai gaya drag sebesar 31 % dari model truk pengarah angin lebih rendah 40 cm ke model truk full pengarah angin.
Namun untuk menunjukkan hasil yang lebih akurat, perlu dilakukan uji jalan serta aliran fluida dialirkan dari empat sisi.
DAFTAR RUJUKAN
Setyono and B.
Kiono, "Dari energi fosil menuju energi terbarukan: potret kondisi minyak dan gas bumi indonesia tahun 2020 - 2050," Jurnal Energi Baru & Terbarukan.
Vol.
No.
3, pp.
154-162, 2021.
Yusuf.
Analisa aerodinamika dan optimasi body mobil smart EV generasi tiga dengan menggunakan pemodelan CFD tiga dimensi.
Surakarta: Universitas Sebelas Maret, 2017.
Capone and G.
Romano, "Invetigation on the effect of horizontal and vertical deflectors on the nearwake of a square-back car model," Jurnal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, vol.
185, pp.
57-64, 2019.
Setiawan.
Putra and V.
Fahraini, "Simulasi proses bending ARM rear brake dengan variasi DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
kecepatan pembebanan terhadap stress material menggunakan ANSYS," Barometer, vol.
5, no.
2, pp.
261-266, 2020.
Minelli.
Hartono.
Chernoray.
Hjelm and Krajnovic, "Aerodynamic flow conrol for a generic truck cabin using synthetic jets," Jurnal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, vol.
168, pp.
81-90, 2017.
Nawawi.
Analisa computational fluid dynamics (CFD) terhadap pengaru inclining keel pada hambatan dan kecepatan kapal ikan.
Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2015.
Hasugian.
Simulasi aerodinamika pada mobil listrik nogogeni dengan menggunakan software ansys fluent.
Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2018.
Yamin and Suhandono, "Analisis aerodinamika deflektor pada truk mnggunakan software berbasis computional fluid dynamics (CFD)," pp.
1-32, 2014.
Kim.
Hong and S.
Lee, "Bio-inspired cabroof fairing of heavy vehicles for enhancing drag reduction and driving stability," International Journal of Mechanical Sciences.
Vols.
131-132, pp.
868-879,
McTavish and B.
McAuliffe, "Improved aerodynamic fuel savings predictions for heavy-duty vehicles using route-specific wind simulations," Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, vol.
210, pp.
1-17, 2021.
Wahyudi.
Rubiono and H.
Mujianto, "Pengaruh bentuk pengarah angin (Deflecto.
terhadap karakteristik aerodinamis kendaraan niaga (Truc.
," Jurnal Rotor, vol.
7, no.
1, pp.
1-5, 2014.
Damjanovic.
Darko.
Kozak.
Drazan.
Ivandic.
Zeljko.
Kokanovic and Mato, "Car design as a new conceptual solution and CFD-analysis in purpose of improving aerodynamics," pp.
1-9, 2015.
Kurniawan and A.
Wailanduw, "Karakteristik aliran pada kendaraan menyerupai MPV dengan penambahan rear spoiler," JTM, vol.
3, pp.
261-270,