Infotekmesin Vol. No. Juli 2025 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 DOI: 10. 35970/infotekmesin. 2799, pp. Peningkatan Efisiensi Bahan Bakar Melalui Redesain Aerodinamis Bodi Bus Dengan Metode Simulasi Computational Fluid Dynamics Defryan Yusuf 1*. Leonardo Paksi Sukoco2 1,2Program Studi Teknologi Rekayasa Otomotif. Politeknik Keselamatan Transportasi Jalan 1,2Jln. Perintis Kemerdekaan No. Slerok. Kec. Tegal Timur. Kota Tegal, 52125. Indonesia E-mail: yusufdefryan@gmail. com1, leonardopaksi@gmail. Abstrak Info Naskah: Naskah masuk: 30 Mei 2025 Direvisi: 2 Juli 2025 Diterima: 9 Juli 2025 Bus pada umumnya dirancang dengan mengutamakan aspek estetika. namun terkadang faktor kinerja aerodinamis juga sangat butuh diperhatikan dalam perancangan, dikarenakan secara langsung mempengaruhi stabilitas kendaraan, efisiensi bahan bakar, yang pada akirnya berpengaruh pada tingkat produksi emisi. Studi ini mengusulkan desain ulang aerodinamis pada bodi bus untuk mengurangi konsumsi bahan bakar. Dengan dua rancangan model yang lebih terarah menggunakan bantuan SolidWorks dan pendekatan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) nilai yang diharapkan dapat diperhitungkan. Metode ini digunakan untuk mengevaluasi pengaruh desain bodi terhadap kinerja kendaraan. Hasil menunjukkan bahwa bus konvensional 016,17 kJ/tahun, sementara bus yang dirancang ulang hanya 935,79 kJ/tahun, dengan pengurangan penggunaan bahan bakar sebesar 26,93%. Selain itu, bus yang dirancang ulang menunjukkan koefisien hambatan, gaya hambatan, dan input energi yang lebih rendah, menunjukkan efektivitas perbaikan aerodinamis. Abstract Keywords: computational fluid Buses are generally designed with an emphasis on aesthetics. However, the design also needs to consider aerodynamic performance factors, as they directly affect vehicle stability, fuel efficiency, and emissions levels. This study proposes an aerodynamic redesign of the bus body to reduce fuel consumption. The expected values can be calculated using two more targeted design models with the assistance of SolidWorks and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation method. This method was used to evaluate the influence of body design on vehicle performance. Results show that the conventional bus consumes 30,016. 17 kJ/year, while the redesigned bus only consumes 21,935. 79 kJ/year, with a 26. 93% reduction in fuel consumption. Additionally, the redesigned bus exhibits a lower drag coefficient, drag force, and energy input, indicating the effectiveness of the aerodynamic improvements. *Penulis korespondensi: Defryan Yusuf E-mail: yusufdefryan@gmail. p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pendahuluan Aerodinamika merupakan ilmu yang mempelajari gaya aerodinamis pada fluida yang bekerja pada benda yang bergerak melalui fluida, termasuk gaya angkat, gaya tarik, dan gaya gesek . Pada kendaraan, aerodinamika merupakan gaya hambat atau drag force yang berlawanan arah dengan gerak kendaraan dan sangat memepengaruhi peforma kendaraan . Nilai koefisien hambatan atau drag coefficient (C. menjadi parameter utama dalam menentukan seberapa besar hambatan fluida terhadap Bentuk bodi kendaraan yang aerodinamis dengan nilai koefisien drag yang kecil dapat memaksimalkan kinerja mesin dan meningkatkan efisiensi konsumsi bahan bakar . Bus merupakan salah satu kendaraan yang perlu mempertimbangkan nilai hambatan, dikarenakan sangat berpengaruh pada peforma dan juga konsumsi bahan bakar . Diimbangi dengan data yang ada di Indonesia, bus merupakan jenis kendaraan umum yang banyak digunakan sebagai sarana transportasi . Secara umum inovasi aerodinamika masih belum menjadi perhatian dalam pengembangan desain bus oleh karoseri lokal. Fokus utama tetap pada kenyamanan, keamanan, dan visibilitas . Kondisi aerodinamika yang tidak optimal pada bodi bus meningkatnya konsumsi bahan bakar. Hal ini berdampak langsung terhadap peningkatan emisi gas buang, yang pada akhirnya turut memperburuk kualitas udara dan memperbesar kontribusi terhadap polusi lingkungan . Data dari Korps Lalu Lintas menunjukkan peningkatan jumlah bus sebanyak 22. 405 unit dalam beberapa tahun terakhir . Di sisi lain, menurut Badan Pusat Statistik Indonesia, cadangan minyak bumi nasional menurun sebesar 21,3% dari tahun 2020 hingga 2022, sehingga menuntut upaya penghematan bahan bakar yang signifikan demi keberlanjutan sumber daya energi yang tidak dapat diperbarui . Oleh karena itu, pengembangan desain kendaraan yang mampu mengurangi hambatan aerodinamis sangat diperlukan untuk menekan konsumsi bahan bakar dan dampak negatif bagi lingkungan . Gaya hambat udara . rag forc. pada kecepatan tinggi dapat mencapai kontribusi sebesar 50% terhadap konsumsi bahan bakar kendaraan . Pada kendaraan bus memiliki koefisien hambatan yang relatif lebih besar dibandingkan kendaraan lain yang didesain dengan tipe streamline, seperti sedan yang memiliki nilai Cd di bawah 0,3 . Faktor desain seperti tipe kaca . ingle glass atau double glas. dan variasi spion juga berdampak pada nilai hambatan, meskipun kajian tentang pengaruh jenis kaca terhadap aerodinamika bus masih sedikit . Selain itu, penggunaan spion pada kendaraan pribadi dapat menyumbang hingga 5,8% dari total gaya hambat . Pada era teknologi modern, pendekatan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) menjadi metode yang efisien dan efektif dalam hemat biaya untuk mempelajari dan mengoptimalkan aspek aerodinamis menggunakan wind tunnel . Metode CFD digunakan untuk simulasi aerodinamika dengan tahapan mulai dari definisi masalah, pemilihan model, penyelesaian persamaan aliran fluida, hingga visualisasi pola aliran udara di sekitar model kendaraan sebagai hasil simulasi . Software SolidWorks 2023 dengan fitur flow simulation menjadi salah satu perangkat yang banyak digunakan dalam simulasi aerodinamika kendaraan . Modifikasi desain dapat menurunkan koefisien hambatan secara signifikan pada kendaraan, perubahan pada bagian depan dan belakang bus menghasilkan nilai Cd terkecil dibandingkan modifikasi parsial dan desain eksisting . Pemasangan deflector pada bus juga meningkatkan performa aerodinamis dengan menurunkan koefisien hambatan . Pengaruh sudut kemiringan atau leading edge juga menjadi karakteristik dari aerodinamika, pada sudut 53,4A menghasilkan tekanan hambatan paling Perubahan kecil pada leading edge dan trailing edge pada bus dapat secara signifikan mempengaruhi aliran udara dan nilai hambatan serta lift coefficient . Optimalisasi desain dalam simulasi CFD berguna dalam peningkatan efisiensi bahan bakar. Menjadikan penelitian ini bermanfaat dalam mengisi kekurangan penelitian terdahulu, yang fokus pada desain estetika saja. Dengan simulasi pada bagian depan dan belakang bus, sekaligus mengadopsi desain aerodinamis yang terinspirasi dari profile airfoil burung, yang dikenal memiliki performa optimal dalam mengurangi hambatan dan meningkatkan stabilitas . Penelitian ini bertujuan untuk mengukur dan konvensional, mendesain ulang bodi bus secara aerodinamis, serta membandingkan konsumsi bahan bakar antara desain konvensional dan desain yang terinspirasi dari profile airfoil burung, penelitian ini menghadirkan pendekatan yang sistematis dan inovatif. Sangat penting dilakukan karena hasilnya tidak hanya berpotensi meningkatkan efisiensi bahan bakar dan stabilitas kendaraan, tetapi juga memberikan kontribusi nyata terhadap pengurangan emisi gas rumah kaca dan pemenuhan target penghematan energi nasional. Oleh karena itu, penelitian ini menjadi langkah krusial dalam mendukung pengembangan transportasi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan di Indonesia. Metode Penelitian menggunakan pendekatan eksperimental dengan metode simulasi numerik untuk mengkaji pengaruh variasi desain bodi bus terhadap karakteristik Simulasi pemodelan matematika yang diselesaikan melalui komputasi dan analisis numerik . Penerapan penelitian dengan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) memungkinkan perolehan solusi yang cepat dan akurat dalam menggambarkan hubungan antara variabel bebas yang merupakan desain bus konvensional dan desain bus modifikasi dan variabel terikat pada studi aerodinamika kendaraan, yaitu mencari nilai Cd atau drag force . p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Diagram Alur Penelitian Proses tahapan penelitian yang dilakukan pada artikel ini adalah seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Penelitian dimulai dengan kajian literatur yang komprehensif untuk mengidentifikasi konsep aerodinamika pada kendaraan bus, serta mempelajari dimensi dan komponen bodi yang Berdasarkan kajian yang ada, dirumuskan permasalahan penelitian yang fokus pada pengaruh variasi desain bodi terhadap performa aerodinamis bus. Selanjutnya, model tiga dimensi dari desain yang ada dan beberapa desain modifikasi dibuat menggunakan perangkat pengukuran gaya hambatan pada bodi kendaraan dengan tingkat akurasi tinggi . Dengan kemampuan mengolah persamaan aliran fluida secara numerik langsung pada model CAD, perangkat lunak ini mempercepat proses evaluasi desain aerodinamis tanpa perlu transfer data antar platform, sehingga sangat efektif dalam mendukung optimasi desain bus untuk peningkatan efisiensi bahan bakar dan pengurangan hambatan udara . Dua desain bus digunakan untuk analisis aerodinamika, model pertama adalah bus konvensional yang diadopsi dari data teknis Bus XYZ, yang merepresentasikan desain bus standar yang banyak digunakan saat ini. Model kedua merupakan hasil desain ulang yang dikembangkan oleh peneliti dengan pendekatan aerodinamis, mengacu pada profile airfoil burung untuk mengoptimalkan bentuk bodi bus. Perbandingan kedua model ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh perubahan desain terhadap koefisien hambatan dan efisiensi bahan bakar, sehingga memberikan gambaran empiris mengenai potensi peningkatan performa melalui inovasi desain bodi. Rancangan kedua model ditunjukan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Gambar 2. Spesifikasi Bus XYZ Gambar 1. Diagram Alur Penelitian Proses meshing dilakukan untuk menghasilkan grid computational yang optimal, sehingga simulasi aliran udara dapat dilakukan dengan tingkat akurasi tinggi. Simulasi numerik kemudian dijalankan dengan variasi kecepatan uji yang berulang untuk memastikan validitas hasil, di mana konvergensi solusi menjadi indikator utama kestabilan Data hasil simulasi selanjutnya dianalisis secara sistematis untuk menguji hipotesis dan menjawab permasalahan yang telah dirumuskan. Alat dan Bahan Penelitian Perangkat lunak SolidWorks versi 2023 dengan fitur Flow Simulation digunakan sebagai alat utama untuk melakukan analisis Computational Fluid Dynamics (CFD) secara terintegrasi. SolidWorks memungkinkan pembuatan model tiga dimensi bus secara detail, sementara Flow Simulation memfasilitasi simulasi aliran udara dan Gambar 3. Desain Bus A (Konvensiona. Gambar 4. Desain Bus B (Modifikas. p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Acuan desain bus B ini berasal dari bentuk droplet atau tetesan air yang memiliki koefisien hambatan yang Terjadi beberapa perubahan yaitu pada bagian depan yang dibuat lebih melengkung agar dapat membelah angin lebih mudah, pada roda belakang dibuat setengah tertutup agar udara tidak melewati bagian tersebut. Pada bagian belakang perubahan dilakukan pada bagian atas dan bawah yang dibuat lebih mengerucut seperti acuan desain. Computational Fluid Dynamics (CFD) Pre-processing menjadi tahap awal dalam analisis yang berfokus pada persiapan model dan pengaturan parameter simulasi. Pada tahap ini, dilakukan pemilihan jenis fluida yang sesuai, umumnya udara, beserta karakteristik alirannya untuk mendekati kondisi nyata. Penentuan kondisi ini sangat penting agar simulasi dapat merefleksikan skenario fisik secara akurat. Selain itu, pada tahap pre-processing juga dilakukan persiapan geometri dengan meshing dan definisi boundary conditions yang tepat sebagai dasar proses analisis aerodinamika. Hasil dari tahap ini akan menjadi input penting dalam simulasi CFD guna mendapatkan data koefisien hambatan dan koefisien angkat sebagai indikator performa aerodinamis. Processing mejadi tahap selanjutnya, dimana simulasi dijalankan dengan memasukkan persamaan matematis yang relevan untuk menghitung parameter aerodinamis, khususnya gaya hambatan. Proses ini dilakukan dengan menginput rumus detail pada fitur Insert Equation Goal di bagian Goals dalam perangkat lunak SolidWorks Flow Simulation . Pendefinisian ini memungkinkan perangkat untuk secara otomatis menghitung dan memonitor nilai koefisien hambatan selama proses simulasi Selain itu, simulasi dilakukan pada berbagai kondisi kecepatan untuk memperoleh data yang komprehensif dan memastikan hasil yang konvergen serta representatif terhadap performa aerodinamis bodi bus. Post-processing mejadi tahap akir, dimana hasil simulasi aliran udara pada sumbu X dianalisis secara visual dan kuantitatif menggunakan fitur visualisasi di dalam SolidWorks Flow Simulation. Dari hasil ini, area turbulensi dapat diidentifikasi dan dibandingkan antar desain bodi bus. Analisis ini menjadi dasar penting untuk mengevaluasi efektivitas modifikasi desain dalam meningkatkan efisiensi aerodinamis dan potensi penghematan bahan bakar. Hasil dan Pembahasan Penyajian aerodinamika diperoleh dari pengujian desain bodi bus konvensional dan desain modifikasi menggunakan. Pembahasan difokuskan pada perbandingan koefisien hambatan, pola aliran udara, serta dampaknya terhadap efisiensi bahan bakar dan stabilitas kendaraan. Dengan menganalisis data kuantitatif dan visualisasi simulasi, evaluasi dilakukan untuk mengidentifikasi keunggulan dan masing-masing aerodinamika yang relevan. 1 Perhitungan Nilai Hambatan Penyajian aerodinamika diperoleh dari pengujian desain bodi bus konvensional dan desain modifikasi menggunakan. Pembahasan difokuskan pada perbandingan koefisien hambatan, pola aliran udara, serta dampaknya terhadap efisiensi bahan bakar dan stabilitas kendaraan. Dengan menganalisis data kuantitatif dan visualisasi simulasi, evaluasi dilakukan untuk mengidentifikasi keunggulan dan masing-masing aerodinamika yang relevan. Untuk melakukan simulasi, dibutuhkan pengaturan terkait kondisi batas . oundary conditio. Kondisi merupakan skema kondisi dari simulasi. Simulasi ini merupakan simulasi aliran eksternal, dimana objek bergerak dalam Jenis dari fluida yang digunakan adalah air atau udara dengan suhu konstan pada 293,2 K. Kecepatan yang digunakan adalah 100 km/jam, atau 27,78 m/s. merupakan rincian dari boundary condition yang digunakan pada simulasi. Tabel 1. Data Pre-processing Pre-Processing data Setting unit system Analysis type Default Fluid Initial and ambient Velocity . SI . -kg-. External Air ( gase. Pressure: 101,325 Pa Temperature: 293,2 K 27,78 m/s Selanjutnya adalah memasukan rumus detail pada insert equation goal pada bagian goals. Untuk mendapatkan nilai Cd penulis melakukan perhitungan berdasarkan nilai drag force yang telah didapat. Berikut pada persamaan . merupakan rumus yang digunakan untuk mencari coefficient of drag dari penelitian oleh Arabaci . Catatan: = Koefisien hambatan = Gaya hambatan (N) = Luas frontal area . yuU = Massa jenis udara . g/m. = Kecepatan rata-rata . Gambar 5 merupakan equation untuk menghitung besar Cd. Besaran frontal area yang digunakan pada bus konvensional adalah 7,74 m2. p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Gambar 5. Equation Perhitungan Cd Bus Konvensional Gambar 6 merupakan equation untuk menghitung besar Cd. Besar frontal area yang digunakan pada bus modifikasi adalah 7,63 m2. Sedangkan kecepatan yang digunakan adalah 100 km/jam atau 22,78 m/s. Hasil pada simulasi menunjukan ambang batas yang ditentukan dan disertakan pada Gambar 7. Hasil simulasi pada Tabel 2 CFD pada desain bus konvensional menunjukkan nilai koefisien hambatan (C. sebesar 0,5 dengan gaya hambatan maksimum yang tercatat sebesar 1851,436 N. Nilai ini mengindikasikan tingkat hambatan udara yang signifikan pada bodi bus konvensional, yang dapat memengaruhi efisiensi bahan bakar dan performa kendaraan secara keseluruhan. Visualisasi aliran udara pada gambar menunjukkan pola aliran dengan area turbulensi yang relatif besar di bagian belakang bus, yang berkontribusi pada peningkatan gaya Kondisi ini konsisten dengan karakteristik aerodinamika kendaraan besar dengan desain bodi konvensional yang kurang optimal dalam mengurangi hambatan udara. Temuan ini menjadi dasar pertimbangan dalam pengembangkan desain bodi bus. Gambar 9. Desain dan Simulasi Bus Modifikasi Dari simulasi Gambar 9 yang sudah dilakukan maka dilanjutkan pada tahap simulasi yang didapatkan hasil seperti pada Tabel 3. Gambar 6. Equation Perhitungan Cd Bus Modifikasi Tabel 3. Hasil Simulasi Desain Bus Modifikasi Averaged Goal Name Unit Value Value GG Force (X) 1 Equation Goal 1 Gambar 7. Klasifikasi hasil simulasi Gambar 8. Desain dan Simulasi Bus Konvensional Dari hasil simulasi pada Gambar 8 yang sudah dilakukan maka dilanjutkan pada tahap simulasi yang didapatkan hasil sebagai berikut: Tabel 2. Hasil Simulasi Desain Bus Konvensional Averaged Goal Name Unit Value Value GG Force (X) 1 (N) Equation Goal 1 (N) (N) (N) Hasil simulasi pada Tabel 3 CFD pada desain bus modifikasi yang dianalisis menunjukkan nilai koefisien hambatan (C. sebesar 0,373 dengan gaya hambatan maksimum yang tercatat sebesar 1353,031 N pada sumbu yang searah dengan arah gerak kendaraan. Nilai ini mengindikasikan tingkat hambatan udara yang lebih rendah dibandingkan dengan desain bus konvensional, yang berpotensi meningkatkan efisiensi bahan bakar dan performa kendaraan secara keseluruhan. Visualisasi aliran udara pada simulasi SolidWorks memperlihatkan area turbulensi yang lebih kecil dibandingkan dengan hasil simulasi sebelumnya, yang menunjukkan aliran udara yang lebih stabil dan teratur di sekitar bodi kendaraan. Kondisi ini konsisten dengan upaya pengoptimalan desain aerodinamika untuk mengurangi hambatan udara dan meningkatkan stabilitas kendaraan saat bergerak. Temuan ini menjadi dasar penting dalam pengembangan desain kendaraan yang lebih efisien dan ramah lingkungan. 2 Perhitungan Bahan Bakar Perhitungan bahan bakar pada penelitian ini mengacu dari buku Fundamental of Thermodynamics hasil karangan Yunus A Chengel dan Robert H. Turner . Perhitungan dapat dilakukan setelah Cd didapatkan. p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Catatan: = Gaya hambatan (N) = Jarak tempuh kendaraan satu tahun . m/tahu. = Heating value of diesel . J/k. Ayceycycel = Massa jenis bahan bakar solar . car = Efisiensi mesin Data yang digunakan pada perhitungan ini adalah: = 227. 808 km/tahun = 42840 kJ/kg Ayceycycel = 0,820 kg/l car = 0,4 Tabel 4. Spesifikasi Pertamina Dex . Tabel 5. Data Hasil Uji Hasil FD (N) Wdrag. J/tahu. Ein . J/tahu. Jumlah Bahan Bakar (L/tahu. Jenis Bus Bus konvensional Bus redesain 0,506 0,375 851,436 353,031 932,288 286,048 830,72 215,12 016,107 935,796 Berdasarkan tabel spesifikasi spesifikasi pertamina dex . , berat jenis tercatat sebesar 820 kg/mA . Dari hasil perhitungan konsumsi energi, penggunaan bahan bakar pada bus konvensional mencapai 30. 016,17 liter per tahun, sedangkan pada bus hasil redesain hanya 935,79 liter per tahun. Hal ini menunjukkan adanya penurunan konsumsi bahan bakar sebesar 26,93% pada bus redesain dibandingkan dengan bus konvensional. Penurunan signifikan ini sejalan dengan perbaikan nilai koefisien drag (C. yang menurun dari 0,506 pada bus konvensional menjadi 0,375 pada bus modifikasi. Penurunan Cd berkontribusi langsung pada pengurangan gaya hambatan udara . rag forc. , yang tercermin dari nilai gaya hambatan yang menurun dari 1. 851,436 N menjadi 353,031 N. Penurunan gaya hambatan ini mengurangi energi yang diperlukan untuk menggerakkan bus, sehingga konsumsi energi (Ei. turun dari 1. 830,72 kJ/tahun 215,12 kJ/tahun. Dengan demikian, desain modifikasi bus yang lebih aerodinamis tidak hanya mengurangi hambatan udara, tetapi juga memberikan dampak positif yang nyata terhadap efisiensi bahan bakar. Pengurangan konsumsi bahan bakar sebesar hampir 27% ini sangat signifikan, terutama dalam konteks operasional jangka panjang yang dapat mengurangi biaya bahan bakar dan emisi gas buang, mendukung upaya keberlanjutan dan ramah lingkungan dalam transportasi. Kesimpulan Penelitian ini berhasil menunjukkan bahwa desain ulang bus dengan pendekatan aerodinamis yang lebih baik secara signifikan mengurangi koefisien drag dari 0,506 pada bus konvensional menjadi 0,375 pada bus modifikasi. Penurunan koefisien hambatan ini berkontribusi pada pengurangan gaya hambatan udara dari 1. 851,436 N 353,031 N, serta menurunkan usaha hambatan 830,72 kJ/tahun menjadi 770. 215,12 kJ/tahun. Akibatnya, konsumsi bahan bakar tahunan juga mengalami penurunan yang signifikan, dari 30. 016,107 liter pada bus konvensional menjadi 21. 935,796 liter pada bus modifikasi, atau setara dengan penghematan sebesar 26,93%. Hasil ini menegaskan bahwa optimasi desain bodi bus dengan prinsip aerodinamika streamline dapat secara efektif meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi konsumsi bahan bakar. Temuan ini memiliki implikasi penting bagi produsen karoseri dan pembuat kebijakan pemerintah dalam merancang dan mengadopsi kendaraan yang lebih ramah lingkungan dan hemat energi. Dengan mengimplementasikan desain aerodinamis yang lebih baik, diharapkan dapat mengurangi biaya operasional serta dampak lingkungan dari sektor transportasi darat. Pada penelitian kedepannya dapat dilakukan variasi bentuk modifikasi agar lebih mendapat nilai yang maksimal, juga variasi penggunaan perangkat desain dan simulasi diperlukan, agar mengetahui perbandingan nilai Seperti yang kerap kali digunakan dalam pemodelan dan simulasi yaitu perangkat dan fitur aplikasi ANSYS . Ucapan Terimakasih Terimakasih kepada Politeknik Keselamatan Transportasi Jalan dalam menyediakan kesempatan hingga tercapainya penelitian ini, juga ditujukan kepada pihak yang telah memberikan bantuan dalam proses penelitian maupun dukungan lainnya. Daftar Pustaka