TUGAS AKHIR ANALISA POLA ALIRAN BODI MOBIL ESEMKA RAJAWALI Analisa Pola Aliran Bodi Mobil Esemka Rajawali Standar Dengan Esemka Rajawali Modifikasi Menggunakan CFD (Computional Fluid Dynamic) Pada Software Ansys 15.0.

i

TUGAS AKHIR

ANALISA POLA ALIRAN BODI MOBIL ESEMKA RAJAWALI

STANDAR DENGAN ESEMKA RAJAWALI MODIFIKASI

MENGGUNAKAN CFD (COMPUTIONAL FLUID DYNAMIC) PADA

SOFTWARE ANSYS 15.0

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:

AGUNG WAHYU JATMIKO

NIM : D 200.10.0013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

vi

HALAMAN MOTTO

Menuntut ilmu adalah taqwa, menyampaikan ilmu adalah ibadah, mengulang-ulang ilmu adalah zikir, mencari ilmu adalah jihad.

(Imam Al Ghazali)

Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa drajat.

(QS Al Mujadalah 11)

Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar (Khalifah Umar)

Ilmu itu lebih baik dari pada harta, ilmu menjaga engkau dan engkau menjaga harta, ilmu itu penghukum dan harta itu terhukum, harta itu kurang apabila dibelanjakan tapi ilmu bertambah bila dibelanjakan.

(Khalifah Ali)

Jenius adalah 1% inspirasi dan 99% keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras. Keberuntungan adalah sesuatu yang terjadi

vii

ANALISA POLA ALIRAN PADA BODI MOBIL ESEMKA RAJAWALI STANDAR DENGAN ESEMKA RAJAWALI MODIFIKASI MENGGUNAKAN

CFD (Computional Fluid Dynamic) PADA SOFTWARE ANSYS 15.0

Agung Wahyu Jatmiko, Nur Aklis, Joko Sedyono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : agungwahyu13j@gmail.com

ABSTRAKSI

Salah satu pengembangan dalam suatu mobil adalah desain bodi mobil. Desain mobil tidak hanya ditinjau dari factor estetika (keindahan), namun juga berdasarkan bentuk keaerodinamisan bodinya. Penelitian tugas akhir bertujuan untuk mengetahui

perbedaan pola aliran, koefisien drag (CD) dan koefisien lift (CL) pada

bodi mobil ESEMKA RAJAWALI standar dengan bodi mobil ESEMKA RAJAWALI modifikasi.

Penelitian ini dilakukan dengan merubah geometri sudut kap

dengan kaca bodi mobil standar dengan sudut 156o menjadi 165o,

dan merubah bemper depan yang memiliki sudut 90o menjadi 65o.

Desain pembuatan bodi mobil menggunakan software solidworks 2014. Dan disimulasikan menggunakan CFD pada software Ansys 15.0

Dari hasil simulasi CFD didapatkan perbedaan pola aliran dan nilai-nilai tekanan pada bodi mobil masing-masing bodi mobil. Berdasarkan hasil simulasi perhitungan coefficient drag dan coefficient lift pada bodi mobil ESEMKA RAJAWALI modifikasi lebih kecil dari bodi mobil ESEMKA RAJAWALI standar.

vii

ANALISA POLA ALIRAN PADA BODI MOBIL ESEMKA RAJAWALI STANDAR DENGAN ESEMKA RAJAWALI MODIFIKASI MENGGUNAKAN

CFD (Computional Fluid Dynamic) PADA SOFTWARE ANSYS 15.0

Agung Wahyu Jatmiko, Nur Aklis, Joko Sedyono Mechanical Engineering Muhammadiyah University of Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : agungwahyu13j@gmail.com

ABSTRACTION

One development in a car is a car body design . Car design factor not only in terms of aesthetics ( beauty ) , but also by the shape of its body aerodynamics . Thesis research aims to determine differences in the flow pattern , the coefficient of drag ( CD ) and the lift coefficient ( CL ) on the car

body with a standard ESEMKA RAJAWALI and ESEMKA RAJAWALI car body modifications.

This research was done by changing the geometry of the corner of the hood with glass body with a standard car into a 156o angle of 165o , and change the front bumper has become a 90o angle 65o . Manufacture of car body design using SolidWorks 2014 software and simulated using the software Ansys CFD 15.0

CFD simulation results obtained from differences in patterns of flow and pressure values on each car body car body . Based on the results of the simulation calculations drag coefficient and lift coefficient on the car body modification ESEMKA RAJAWALI smaller than standard ESEMKA RAJAWALI car body .

viii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya, bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang, saya persembahkan tugas akhir ini kepada :

1. Bapak (sutarjo) dan Ibu (sumini) saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi dukungan secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu sampai mengantarkan saya sebagai seorang sarjana Teknik Mesin.

2. Kakak-kakakku esti purwaningsih, bambang budhi santoso, ndanda lestari ningsih, yuni anang fajar saptiarto, yang selalu member dukungan dan semangat setiap waktu.

3. Semua sahabat - sahabatku yusuf, shodiq, agus, aji, huda, mustafirin, feri, yang selalu membantu dan memberi solusi dalam menyelesaikan proses tugas akhir sampai selesai.

4. Seluruh keluarga besarku, terima kasih atas semua dukungan dan semangatnya yang selalu saya dengar setiap waktu.

ix

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “ANALISA POLA ALIRAN BODI MOBIL ESEMKA RAJAWALI STANDAR DENGAN ESEMKA

RAJAWALI MODIFIKASI MENGGUNAKAN CFD (COMPUTIONAL

FLUID DYNAMIC) PADA SOFTWARE ANSYS 15.0” dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dlam kesempatan ini saya selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar R., ST, MSc., Ph.D, selaku jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Nur Aklis, ST, M.Eng, selaku Dosen pembimbing I yang telah membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Joko Sedyono, Ph.D, selaku Dosen pembimbing II yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini

5. Bapak Nurmuntaha, ST, Pg, Dip, selaku Dosen penguji yang telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.

6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.

x

8. Teman – teman angakatan 2010 yang banyak memberikan motivasi dan semangat bagi penulis

9. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas dukungannya.

Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati dan penulis ucapkan banyak terima kasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan yang lebih baik dan sempurna dari Allah SWT.

Surakarta, oktober 2015

xi DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v

HALAMAN MOTTO ... vi

ABSTRAKSI ... ... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR NOTASI ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6

2.1. Penelitian Terdahulu ... 6

2.2. Dasar Teori ... 9

xii

2.2.2. Viskositas ... 9

2.2.3. Aliran Lapisan Batas Laminer dan Turbulen ... 15

2.2.4. Pemisahan Aliran (separation) ... 18

2.2.5. Drag Gesekan dan Drag Tekanan... 29

2.2.6. Lift Coefficient, Drag Coefficient ... 21

2.2.7. Persamaan Atur dan Diskritisasi ... 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 24

3.1. Diagram Alir Penelitian ... 24

3.2. Persiapan Alat ... 25

3.3. Gambar Reserve ... 25

3.4. Pembuatan Desain ... 26

3.4.1 ESEMKA RAJAWALI standar (Model A)... 26

3.4.2 ESEMKA RAJAWALI modifikasi (Model B)... 27

3.5. Verifikasi Software ... 28

3.6. Simulasi Streamline ... 30

3.6.1 Import File ... 31

3.6.2 Boundary Condution ... 31

3.6.3 Proses Meshing ... 32

3.6.4 Setup Kondisi Batas pada Boundary ... 35

3.6.5 Proses Solver ... 37

3.6.6 Simulasi Hasil Solving ... 38

BAB IV DATA DAN HASIL ANALISIS ... 40

4.1. Data Profil Mobil ESEMKA RAJAWALI ... 40

4.2. Analisis Data ... 41

4.3. Hasil Simulasi Kondisi Steady... 42

4.3.1 Pola Aliran Di Sekeliling Mobil ... 43

4.3.2 Perhitungan Drag Coefficient dan Lift Coefficient .... 53

BAB V PENUTUP ... ... 64

xiii

5.2. Saran ... ... 65 DAFTAR PUSTAKA

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Posisi Profil Aliran ... 11

Gambar 2.2. Aliran Sekitar Kendaraan ... 12

Gambar 2.3. Titik Stagnasi pada Mobil ... 14

Gambar 2.4. Aliran Laminer ... 15

Gambar 2.5. Profil Batas Sepanjang Plat Tipis ... 16

Gambar 2.6. Aliran Turbulen ... 18

Gambar 2.7. Pemisahan Aliran Lapisan Batas Dinding ... 19

Gambar 2.8. Profil Komponen Drag ... 20

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 24

Gambar 3.2. Mobil ESEMKA RAJAWALI ... 25

Gambar 3.3. Model Mobil ESEMKA RAJAWALI standar ... 27

Gambar 3.4. Model Mobil ESEMKA RAJAWALI modifikasi ... 28

Gambar 3.5. Diagram Alir Simulasi Streamline ... 30

Gambar 3.6. Desain Mobil Untuk Penelitian ... 32

Gambar 3.7. Computational Domain ... 32

Gambar 3.8. Model Meshing Setengah Bagian Pada symmetry ... 34

Gambar 3.9. Perbedaan Panjang Tepi Grid ... 35

Gambar 3.10. Posisi Kondisi Batas ... 36

Gambar 3.11. Hasil Solver Pada Ansys 15.0 ... 38

Gambar 3.12. Gambar Visualisasi Hasil Simulasi ... 39

Gambar 4.1. Model ESEMKA RAJAWALI dengan Front end bodi yang berdeda ... 40

xv

Gambar 4.3. Kontur Tekanan pada Kecepatan 11 m/s ... 45

Gambar 4.4. Vektor Kecepatan 11 m/s ... 46

Gambar 4.5. Streamline Disekitar Mobil Kecepatan 19 m/s ... 47

Gambar 4.6. Kontur Tekanan pada Kecepatan 19 m/s ... 48

Gambar 4.7. Vektor Kecepatan 19 m/s ... 49

Gambar 4.8. Streamline Disekitar Mobil Kecepatan 27 m/s ... 50

Gambar 4.9. Kontur Tekanan pada Kecepatan 27 m/s ... 51

Gambar 4.10. Vektor Kecepatan 27 m/s ... 52

Gambar 4.11. Grafik Coefficient Drag ... 58

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Kondisi Batas untuk Kondisi Steady... 37

Tabel 4.1. Force Drag dan Force Lift ... 41

Tabel 4.2. Jumlah Mesh Statik ... 42

Tabel 4.3. Data Coefficient Drag ... 57

xii

DAFTAR NOTASI

ρ = Densitas (kg/m3)

RE = Angka Reynold

v = Viskositas (m2/s)

U = Kecepatan Udara (m/s)

A = Frontal Area (m2)

D = Drag Force (N)

L = Lift Force (N)

CL = Coefficient Lift