i
ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4
TUGAS AKHIR
BIDANG KONVERSI ENERGI Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program SarjanaTeknik (S1)
Oleh :
AHMADI 09510120
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
iii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Ahmadi 09510120
Yang telah disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Herry Mujayin Kholik, MT) (Dra. R. Heni Hendaryati,MT)
108.9309.0295 108.8909.0125
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : Ahmadi
Nim : 09510120
BidangKeahlian : Konversi Energi
No. ST. Pem. TA : E.2.k /106/FT/UMM/III/ 2013
Judul : Analisa aerodinamis pada mobil elektrik menggunakan software ansys 5.4
Pembimbing I : Ir. Herry Mujayin Kholik, MT
No Catatan asistensi Tanggal Paraf dosen
pembimbing 1 Urutan bab I, latar belakang, rumusan
masalah, tujuan yang pas dengan judul.
06-11-2013
2 Latar belakang disederhanakan & tujuan.
19-11-2013
3 ACC bab I 22-11-2013
4 Cari jurnal-jurnal ilmiah ACC bab II 03-12-2013
5 Teori & aplikasi ansys dilengkapi & lanjut ke bab III
14-12-2013
6 Satu-satu dikoreksi dan dilanjutkan 10-2-2014
7 ACC bab III 11-2-2014
8 Solusi dari masalah harus dibuat planningnya
13-2-2014
9 Dibuat praktis rencana kerjanya 20-5-2014 10 Harus faham flowchart & harus detail
asal hasil perhitungan
04-7-2014
11 Buat kesimpulan dari hasil analisis 06-7-2014
12 Siapkan seminar hasil 20-5-2014
Malang, 26 Agustus 2014
Dosen Pembimbing I
v
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : Ahmadi
Nim : 09510120
BidangKeahlian : Konversi Energi
No. ST. Pem. TA : E.2.k /106/ FT/UMM/III/2013
Judul : Analisa aerodinamis pada mobil elektrik menggunakan software ansys 5.4
Pembimbing II : Dra. R. Heni Hendaryati, MT
No Catatan asistensi Tanggal Paraf dosen
pembimbing
1 Cari nilai pembanding yang baku 14-11-2013
2 Lanjut ke bab II 17-11-2013
3 Sumber gambar dicantumkan, persamaan diberi nomor
28-11-2013
4 Cek software ansys 5.4 dijelaskan 30-11-2013
5 Cari jurnal-jurnal ilmiah ACC bab II 03-12-2013
6 Dilanjutkan ke bab III 09-12-2013
7 Penulisan persamaan dicantumkan sumbernya
13-12-2013
8 ACC bab III, lanjut bab VI 14-01-2014
9 Uraikan cara kerja software 26-06-2014
10 Bandingkan dengan nilai standart yang menyatakan kondisi aerodinamis
28-06-2014
11 Buat kesimpulan dari hasil analisis 21-07-2014
12 Persiapkan ujian seminar hasil 21-07-2014
Malang, 26 Agustus 2014
Dosen Pembimbing II
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan di bawah ini :
Nama : Ahmadi
Nim : 09510120
Tempat/TanggalLahir : Probolinggo/17 September 1990
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui
bukan merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di
lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali
bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana
mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk
vii ABSTRACT
Aerodynamic is a changing movement of a thing because of air resistance when it moves fast. The thing meant here is motorized vehicle includes electric car. Design applied in electric car is aimed to control its aerodynamic to get suitable speed and air resistance when it run. Aerodynamic on this electric car can be calculated by using computation and numerical simulation by using Ansys 5.4.
The purpose of this analysis is to decrease drag force, speed difference and fluid pressure above and under the electric car, and to know the aerodynamic force viewed from resistance force coefficient.
From the analysis, it is obtained the result of experiment and computer simulation as the supporting of basic theory which has existed previously. Ansys 5.4 can be used to solve such cases in structure, thermal, and fluid. By using Ansys software simulation, it can save expense than experiment method and data validity is better. The result of lift force simulation is 54.794 pa and shown by red contour, while the lowest air speed is -58.772 pa shown by blue contour.
Keywords: Aerodynamic, Ansys 5.4
ABSTRAK
Aerodinamika adalah perubahan gerak dari suatu benda akibat dari hambatan udara ketika benda tersebut melaju dengan kencang. Benda yang dimaksud diatas dapat berupa kendaraan bermotor, termasuk juga mobil elektrik. Desain yang diaplikasikan pada mobil elektrik ditujukan untuk mengatur aerodinamikanya untuk mendapatkan kecepatan dan hambatan udara yang sesuai ketika kendaraan itu melaju. Aerodinamika pada mobil elektrik ini bisa dihitung dengan memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik dengan menggunakan software Ansys 5.4.
Tujuan analisa ini adalah untuk mengurangi gaya drag, beda kecepatan dan tekanan fluida di atas maupun di bawah mobil elektrik, dan untuk mengetahui gaya aerodinamis dilihat dari besarnya koefisien gaya hambat.
Dari analisa didapatkan hasil eksperimen dan simulasi komputer sebagai penunjang teori dasar yang telah ada. Ansys 5.4 dapat digunakan untuk menyelesaikan berbagai kasus dibidang struktur, termal dan fluida. Dengan menggunakan simulasi softwere Ansys dapat menghemat biaya dibanding dengan metode eksperiment dan keakuratan data yang diperoleh juga lebih baik. Hasil simulasi gaya angkat 54.794 pa ditunjukkan kontur warna merah, sedangkan kecepatan udara terendah -58.772 pa ditunjukkan kontur warna biru.
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang
mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas
akhir dengan judul “ANALISA AERODINAMIS PADA MOBIL ELEKTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 5.4” ini akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih
atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran,
serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi
ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada :
1. Alm. ayahku tercinta serta ibuku tersayang yang selalu memberikan bantuan
materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan
-pesannya yang tak akan terlupakan.
2. Keluarga besar dari ayah dan ibu yang membantu doa dan materiil selama
proses kuliah saya, cak mat, mbak faik, bu dhe (Mbok No), Alm. Cak aziz.
Mbak istik, bek sutik serta yang tidak bisa saya sebut satu persatu.
3. Bapak Ir. H. Heri Mujayin Kholik,MT Selaku Dosen Pembimbing I yang
telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan sekripsi ini
dilakukan.
4. Bapak Dra. Rr. Heny Hendaryati, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang
telah memberikan bantuan untuk terselesaikannya skripsi ini.
ix
6. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM.
7. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
8. Bapak Muhadjir Effendy selaku Rektor UMM beserta stafnya
9. Teman-teman Fakultas Teknik, serta teman-teman seangkatan Teknik Mesin
2009 A,B, khusus SIN-C serta temen-teman parttime Indri, Jihan, & Erwin
serta keluarga besar Biro Administrasi Akademik yang telah memberi banyak
pelajaran.
10.Teman teman seperjuangan Syamsul, Aldino, Rifa’i selama membantu
selesainya skripsi ini.
11.Teman-teman kontrakan yang tidak bisa saya sebut satu persatu, temen-temen
organisasi, dan semua yang mengisi hari-hariku.
12.Terima kasih juga kepeda seseorang yang juga menemani selama proses
skripsi ini Tri Rahmadani yang saya sayangi, semoga cepet selesai juga
skripsinya.
Dalam penyusunan skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak
terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan
sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT
memberikan sifat Rahim-Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan
penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 26 Agustus 2014
DAFTAR ISI
COVER ... i
POSTER ... ii
LEMBARAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR ... iv
LEMBARAN SURAT PERYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah... 2
1.4. Tujuan Penulisan ... 3
1.5. Sumber Data dan Literatur ... 3
1.6. Sistematika Penulisan... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Aerodinamika Kendaraan ... 5
2.2. Kinematika Fluida ... 7
2.3. Dinamika Aliran di Sekitar Body Kendaraan ... 7
2.4. Karakteristik Aliran Luar Secara Umum ... 10
xi
2.6.Gaya Hambat (drag) Aerodinamik ... 12
2.7. Koefesien Aerodinamika ... 14
2.8. Prinsip Dasar Aliran Angin Kendaraan ... 14
2.9 Pola Aliran di Sekitar Kendaraan ... 15
2.10 Metode Uji Jalan “coast down” ... 16
2.11 Pengujian Terowongan Angin ... 17
2.12 Pengaruh Bentuk Body ... 17
2.13 Koefesien Hambat Berbagai Model Kendaraan... 18
2.14 Pengaruh Bentuk Komponen Body ... 29
2.15 Tinjauan Umum Software Ansys 5.4 ... 47
BAB III METODE ANALISIS ... 49
3.1. Struktur Program ... 49
BAB IV PERHITUNGAN ... 52
4.1. Dimensi Model ... 52
4.2. Pembuatan Model Body Mobil Lisrik... 53
4.3. Pembuatan Elemen Model Simulasi ... 53
4.4. Distribusi Kecepatan Model Simulasi ... 54
4.5. Perhitungan Untuk Mengetahui Pengaruh Angin Terhadap Bentuk Body Mobil Listrik UMM ... 55
4.6. Langkah-Langkah Analisis Menggunakan Ansys 5.4 ... 58
Kesimpulan ... 67
Saran ... 67
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Curriculum vitae
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Saat ini mobil elektrik dirasa sebagai alternatif peralihan BBM ke mobil
di masa yang akan datang. Berdasarkan tingkat kemajuan teknologi dan tuntutan
pasar untuk memproduksi suatu hasil produk industri yang laku dipasaran, maka
ada beberapa faktor ekonomi di dalam rekayasa desain mobil elektrik salah
satunya yang harus diperhatikan yaitu aerodinamis, dimana aerodinamis ini
merupakan salah satu faktor utama, disamping faktor - faktor kekuatan dan
keamanan yang harus dipertimbangkan dalam mengambil suatu keputusan. Salah
satu faktor yang dikembangkan dalam meningkatkan kenyamanan dalam
berkendara adalah dengan memodifikasi bentuk body kendaraan agar sesuai
dengan permintaan konsumen dan menghemat daya pada mobil elektrik,
demikian juga dengan produksi kendaraan. Selain faktor bentuk body kendaraan
juga sangat penting untuk diperhatikan mengingat kondisi jalan yang akan dilalui
mempunyai kondisi yang berlainan. Untuk perhitungan seperti ini sudah
dilakukan oleh setiap perusahaan kendaraan yang memproduksi body kendaraan
itu sendiri.
Mengingat Perguruan Tinggi merupakan lembaga tertinggi pendidikan
diharapkan memiliki peran aktif berkontribusi dalam pengembangan dunia
tranportasi. Bahkan pada saat ini banyak lomba antar Perguruan Tinggi yang
tujuannya untuk menghemat BBM dan beralih ke mobil elektrik, maka dari itu
berdasarkan perkembangan dan realita di pasar global, dimana hal ini
dimaksudkan untuk dapat digunakan sebagai acuan bagi orang lain ketika ingin
mendesain body kendaraan. Hal inilah yang menjadi salah satu pemicu para
desainer maupun industri untuk memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik
sebagai solusi terhadap permasalahan tersebut dengan pertimbangan kecepatan
dalam memperoleh data koefisien tahanan dan rendahnya biaya yang harus
dikeluarkan dibanding eksperimen.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan diatas, maka penulis
merumuskan masalah sebagai berikut :
Berapa nilai besar distribusi kecepatan fluida udara menabrak body
mobil elektrik.
1.3Batasan Masalah
Untuk membatasi masalah analisis, maka perlu dibuat batasan – batasan
masalah sebagai berikut :
1. Aliran eksternal
2. Hanya membahas tekanan dan kecepatan udara terhadap bentuk body
mobil elektrik .
3. Fluida udara.
4. Menggunakan simulasi komputer dan memakai prinsip dinamika fluida.
3 1.4Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan tugas akhir dengan judul “Analisa aerodinamis pada
mobil elektrik menggunakan software ansys 5.4” ini adalah
1. Untuk mengurangi gaya drag, beda kecepatan dan tekanan fluida
diatas maupun dibawah mobil elektrik
2. Untuk mengetahui gaya aerodinamis dilihat dari besarnya
koefesien gaya hambat.
1.5Sumber Data dan Literatur
Data yang diperoleh untuk penyusunan tugas akhir ini, diperoleh dari
a. Data mobil elektrik di puspa iptek
b. Data – data penunjang diperoleh dari berbagai buku yang berhubungan
dengan aerodinamis.
c. Tugas akhir Rochmad Nur Widianto 97510030
d. dll
1.6Sistematika Penulisan
Pembahasan yang dilakukan dalam tugas akhir ini meliputi :
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat,
sumber data, dan literatur dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
BAB III METODE ANALISIS
Membahas mengenai langkah analisa, pemodelan formulasi beban dan hasil –
hasilnya.
BAB IV PERHITUNGAN
Membahas perhitungan secara matematis dan hasil analisa menggunakan
software ansys 5.4
