ANALISA AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR

(1)

UNIVERSITAS GUNADARMA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR

DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID

DYNAMICS (CFD) DYNAMICS (CFD)

Disusun Oleh: Disusun Oleh: Nama

Nama : Darussalam: Darussalam NPM

NPM : 21402214: 21402214 Nirm

Nirm : 20023137710150108: 20023137710150108 Jurusan

Jurusan : Teknik Mesin : Teknik Mesin Pembimbing

Pembimbing : Dr.-ing. Mohamad Yamin : Dr.-ing. Mohamad Yamin

Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat

Mencapai Gelar Strata Satu (S-1) Mencapai Gelar Strata Satu (S-1)

Jakarta Jakarta

2008 2008

(2)

Abstraksi

Ahmed Body car adalah suatu jenis mobil yang

umum digunakan dalam percobaan simulasi

dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil

memanjang dan body belakang mobil berbentuk

cembung dengan sudut 30º

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

 _{Latar belakang masalah}_{Latar belakang masalah}

 _{Seperti kita ketahui bahwa pengujian keofisien tahanan}_{Seperti kita ketahui bahwa pengujian keofisien tahanan}

angin suatu kendaraan dapat dilakukan di dalam angin suatu kendaraan dapat dilakukan di dalam terowongan angin baik dalam ukuran kendaraan yang terowongan angin baik dalam ukuran kendaraan yang sebenarnya maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi sebenarnya maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam terowongan angin, baik ukuran sebenarnya maupun terowongan angin, baik ukuran sebenarnya maupun ukuran skala tersebut, membutuhkan waktu dan biaya ukuran skala tersebut, membutuhkan waktu dan biaya yang tidak sedikit. Hal inilah yang menjadi salah satu yang tidak sedikit. Hal inilah yang menjadi salah satu pemicu kenapa desainer maupun industri mulai pemicu kenapa desainer maupun industri mulai memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik memanfaatkan komputasi dan simulasi numerik Computational Fluid Dynamics (CFD) sebagai solusi Computational Fluid Dynamics (CFD) sebagai solusi terhadap permasalahan tersebut dengan pertimbangan terhadap permasalahan tersebut dengan pertimbangan kecepatan dalam memperoleh data koefisien tahanan kecepatan dalam memperoleh data koefisien tahanan dan rendahnya biaya yang harus dikeluarkan.

dan rendahnya biaya yang harus dikeluarkan.



_{Perumusan Masalah}

(4)

BAB II

 fluida itu merupakan suatu zat yang dapat dengan mudah berubah _{fluida itu merupakan suatu zat yang dapat dengan mudah berubah}

bentuk, tergantung dari tempat fluida itu berada. bentuk, tergantung dari tempat fluida itu berada.

 Secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya _{Secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya}

(

(compresibilitycompresibility), maka bentuk fluida terbagi dua jenis, yaitu; ), maka bentuk fluida terbagi dua jenis, yaitu;

compressible fluid

compressible fluid dan dan incompressible fluid.incompressible fluid. Yang dimaksud dengan Yang dimaksud dengan

compressible fluid

compressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat berubah-ubah

berubah-ubah

2.2 Beberapa Istilah dalam Mekanika Fluida 2.2 Beberapa Istilah dalam Mekanika Fluida 2.2.1Tekanan (

2.2.1Tekanan (PressurePressure))

 Tekanan dalam suatu aliran dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:_{Tekanan dalam suatu aliran dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:}



(5)

2.2.2Debit Aliran 2.2.2Debit Aliran

Debit aliran fluida pada umumnya dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada

masing-masing pipa eksperimen.

masing pipa eksperimen.

2.2.3

2.2.3 Kerapatan (Kerapatan (DensityDensity)) Kerapatan (

Kerapatan (densitydensity) merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat. ) merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat. Pada suatu unit volume, kerapatan dapat dinyatakan dalam tiga

Pada suatu unit volume, kerapatan dapat dinyatakan dalam tiga

besaran bentuk, yaitu:

1.

1. Massa jenis (Massa jenis (mass densitymass density)) 2.

2. Berat jenis (Berat jenis (density weigthdensity weigth)) 3.

3. Relative densityRelative density

2.24

2.24 Kekentalan (Viscositas)Kekentalan (Viscositas)

Viskositas merupakan suatu sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser Viskositas merupakan suatu sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut

oleh fluida tersebut

Pada suatu peristiwa, viskositas dibagi menjadi dua macam :

Pada suatu peristiwa, viskositas dibagi menjadi dua macam : 1.

1. Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (absolute viscosityabsolute viscosity))

Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (

Viskositas dinamik atau viskositas mutlak (absolute viscosityabsolute viscosity) (). ) ().

2.

2. Viskositas kinematikViskositas kinematik

Viskositas kinematik () adalah perbandingan antara viskositas mutlak terhadap massa jenis.

(6)

2.2.6 Metode Elemen Hingga Satu Dimensi 2.2.6 Metode Elemen Hingga Satu Dimensi 1.

1. Koordinat global (Koordinat global (global coordinateglobal coordinate))

Merupakan penggambaran kolom atau struktur secara keseluruhan.

Merupakan penggambaran kolom atau struktur secara keseluruhan. Misal Misal mencari nilai debit aliran di elemen tertentu dari suatu aliran fluida.

mencari nilai debit aliran di elemen tertentu dari suatu aliran fluida.

2.

2. Koordinat lokal (Koordinat lokal (local coordinatelocal coordinate))

Merupakan diskritisasi atau memotong kolom menjadi sejumlah (sembarang

unit) yang lebih kecil. Misal menentukan nilai dari debit di titik tertentu dari

suatu aliran fluida yang sudah terbagi-bagi menjadi beberapa elemen.

suatu aliran fluida yang sudah terbagi-bagi menjadi beberapa elemen. .[4] .[4]

2.2.7Bilangan Reynolds (Reynolds

2.2.7Bilangan Reynolds (Reynolds NumberNumber))

Bilangan Reynolds digunakan untuk menentukan tipe aliran, apakah aliran

tersebut laminar atau turbulen, serta relatif diantaranya (transisi).

2.3

2.3 Klasifikasi Aliran FluidaKlasifikasi Aliran Fluida

Banyak kriteria yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan fluida,

seperti; tipe aliran yang terjadi, karakteristik aliran yang dimiliki, rekayasa

aliran yang dilakukan dan lain-lain. Di mana semua itu dipengaruhi oleh

parameter-parameter fluida serta aliran itu sendiri (seperti; temperatur,

tekanan, viskositas, kecepatan, tekanan dan lain-lain).

2.3.1Tipe Aliran Fluida 2.3.1Tipe Aliran Fluida

1.

1. Aliran LaminarAliran Laminar

2.

2. Aliran TransisiAliran Transisi

3.

(7)

BAB III

DATA DAN ANALISIS AERODINAMIKA PADA AHMED BODY CAR

DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS CFD

 _{3.1 Ahmed Body Car}_{3.1 Ahmed Body Car}

Ahmed body car

Ahmed body car adalah suatu jenis mobil yang umum digunakan dalam percobaan adalah suatu jenis mobil yang umum digunakan dalam percobaan simulasi dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil memanjang dan body belakang simulasi dengan 3 dimensi dan bentuk badan mobil memanjang dan body belakang mobil berbentuk cembung.

mobil berbentuk cembung. 3.2Langkah-langkah Simulasi 3.2Langkah-langkah Simulasi

Untuk memudahkan proses simulasi dalam subbab ini akan dijelaskan secara bertahap Untuk memudahkan proses simulasi dalam subbab ini akan dijelaskan secara bertahap proses simulasi yang dimulai dari pembentukan geometri. Secara keseluruhan proses proses simulasi yang dimulai dari pembentukan geometri. Secara keseluruhan proses tersebut terdiri dari lima langkah yaitu:

tersebut terdiri dari lima langkah yaitu:

 _{Membuat model Ahmed}_{Membuat model Ahmed}Body Car dan menentukan _{Body Car}_{dan menentukan}Computital Domain serta _{Computital Domain}_serta

Boundary Condition Boundary Condition

 _{Menjalankan Run Solver}_Menjalankan_{Run Solver}

 _{Menampilkan Grafik}_{Menampilkan Grafik}

 _{Proses perhitungan komputer (komputasi)}_{Proses perhitungan komputer (komputasi)}

(8)

3.3Pengolahan Data dengan

3.3Pengolahan Data dengan Computational Fluid Dynamics Computational Fluid Dynamics (CFD)(CFD)

Untuk membuat model ahmed body car digunakan salah-satu Untuk membuat model ahmed body car digunakan salah-satu

program CAD/CAE yaitu Solidwork. Tahap-tahap pembuatannya program CAD/CAE yaitu Solidwork. Tahap-tahap pembuatannya

adalah sebagai berikut : adalah sebagai berikut :

 _{Memulai Solidwork}_{Memulai Solidwork}

 _{Membuka program Solidwork}_{Membuka program Solidwork}  _{Memulai gambar}_{Memulai gambar}

3.4

3.4 Menjalankan Perhitungan RMenjalankan Perhitungan Run Solverun Solver 3.4.1

3.4.1 Pemilihan Perintah Floworks.Pemilihan Perintah Floworks. 3.4.2

3.4.2 Pemilihan Perintah CosmosfloworkPemilihan Perintah Cosmosflowork

3.4.3

3.4.3 Hasil Finish Run SolverHasil Finish Run Solver

3.7

3.7 Hasil Simulasi Hasil Simulasi Run SolverRun Solver 3.7.1

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

3.8 Hasil Pengolahan Data Tekanan 3.8 Hasil Pengolahan Data Tekanan

 _{Data yang didapat dari hasil simulasi ini menunjukkan bahwa}_{Data yang didapat dari hasil simulasi ini menunjukkan bahwa}Contours_Contours

kecepatan dan tekanan pada

kecepatan dan tekanan pada ahmed body carahmed body car yang telah di simulasi yang telah di simulasi

diantaranya dengan kecepatan 20 km/jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/ diantaranya dengan kecepatan 20 km/jam, 40 km/Jam, 60 km/Jam, 80 km/

Jam, 100 km/Jam. Jam, 100 km/Jam.

3.8.1

3.8.1 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 20 km/jamHasil Simulasi Dengan Kecepatan 20 km/jam

 _{Berikut ini adalah gambar dari hasil proses simulasi tersebut dengan}_{Berikut ini adalah gambar dari hasil proses simulasi tersebut dengan}

kecepatan 20 km/jam : kecepatan 20 km/jam :

 _{Gambar 3.30}_{Gambar 3.30}_Tampilan_Tampilan_CutPlot_CutPlot_{Tekanan (}_{Tekanan (}_Pressure_Pressure₎₎_{Ahmed Body Car}_{Ahmed Body Car}

(16)

 _{Gambar 3.31}_{Gambar 3.31}_Tampilan_Tampilan_CutPlot_CutPlot_{Kecepatan (}_{Kecepatan (}_Velocity)_Velocity)₎₎_{Ahmed Body Car}_{Ahmed Body Car}

(17)

 _{Gambar 3.32}_{Gambar 3.32}_{Grafik Tekanan (}_{Grafik Tekanan (}Pressure_Pressure₎₎Ahmed Body_{Ahmed Body}_{Car dengan}_{Car dengan}

(18)

3.8.2

3.8.2 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 40 km/jamHasil Simulasi Dengan Kecepatan 40 km/jam

dengan Kecepatan 40 km/Jam dengan Kecepatan 40 km/Jam

(19)

(20)

 _{Gambar 3.3.5}_{Gambar 3.3.5}_{Grafik Tekanan (}_{Grafik Tekanan (}Pressure_Pressure₎₎Ahmed Body_{Ahmed Body}_{Car dengan}_{Car dengan}

(21)

(22)

(23)

 _{Gambar 3.38}_{Gambar 3.38}_{Grafik Tekanan (}_{Grafik Tekanan (}_Pressure_Pressure₎₎_{Ahmed Body}_{Ahmed Body}_{Car dengan}_{Car dengan}

(24)

3.8.4

 _{Gambar 3.39}_{Gambar 3.39}_Tampilan_TampilanCutPlot _CutPlot_{Tekanan (}_{Tekanan (}Pressure_Pressure₎₎Ahmed Body Car_{Ahmed Body Car}

(25)

(26)

Gambar 3.41

Gambar 3.41 Grafik Tekanan (Grafik Tekanan (PressurePressure) ) Ahmed BodyAhmed Body Car dengan Kecepatan Car dengan Kecepatan 80 km/Jam

(27)

3.8.5

(28)

(29)

 _{Gambar 3.44}_{Gambar 3.44}_{Grafik Tekanan (}_{Grafik Tekanan (}_Pressure_Pressure₎₎_{Ahmed Body}_{Ahmed Body}_{Car dengan}_{Car dengan}

Kecepatan 100 km/Jam Kecepatan 100 km/Jam

(30)

3.9

3.9 Gaya PermukaanGaya Permukaan

Model solusi yang digunakan dalam simulasi adalah k -

Model solusi yang digunakan dalam simulasi adalah k - εε STD.STD.

Dengan memasukkan harga projected areas (

Dengan memasukkan harga projected areas (defaultdefault) ke dalam ) ke dalam references references value

value maka diperoleh harga sebagai berikut:maka diperoleh harga sebagai berikut:

Tabel 3.1 Koefisien Tahanan (CD) Tabel 3.1 Koefisien Tahanan (CD)

(31)

BAB IV

PENUTUP



_Kesimpulan_Kesimpulan

 _{Setelah dilakukan analisa maka dapat diambil kesimpulan :}_{Setelah dilakukan analisa maka dapat diambil kesimpulan :}

 _{Berdasarkan analisa yang dilakukan dengan program CFD menunjukkan}_{Berdasarkan analisa yang dilakukan dengan program CFD menunjukkan}

adanya fluktuasi (perubahan) nilai dari tekanan yang terjadi pada bagian

ahmed body car. Salah satu faktornya disebabkan oleh perubahan kecepatan

diantaranya sebagai berikut:

 _{Kecepatan 20 km/jam didapat nilai tekanan yang tinggi yaitu 101341 Pa}_{Kecepatan 20 km/jam didapat nilai tekanan yang tinggi yaitu 101341 Pa}

sedangkan nilai tekanan terendahnya 101308 Pa. .

sedangkan nilai tekanan terendahnya 101230 Pa.

(32)

 _{Di mana untuk nilai tertinggi dari hasil analisa tersebut terjadi pada}_{Di mana untuk nilai tertinggi dari hasil analisa tersebut terjadi pada}

kecepatan 100 km/jam yaitu dengan tekanan 101726 Pa sedangkan nilai kecepatan 100 km/jam yaitu dengan tekanan 101726 Pa sedangkan nilai tekanan yang terendah adalah 103141 Pa dengan kecepatan 20 km/jam. tekanan yang terendah adalah 103141 Pa dengan kecepatan 20 km/jam.

 _{Tekanan tertinggi (ditunjukkan dengan warna merah) terjadi pada bagian}_{Tekanan tertinggi (ditunjukkan dengan warna merah) terjadi pada bagian}

depan kabin dan sebagian depan ahmed body car, dimana daerah depan kabin dan sebagian depan ahmed body car, dimana daerah

tersebut merupakan frontal area. tersebut merupakan frontal area.



 _4.2_4.2 _Saran_Saran

 _{Untuk mengahadapi persoalan yang menyangkut mengenai fluida,}_{Untuk mengahadapi persoalan yang menyangkut mengenai fluida,}

khususnya dalam analisa dengan perangkat lunak. Usaha – usaha yang khususnya dalam analisa dengan perangkat lunak. Usaha – usaha yang

sebaiknya dilakukan adalah: sebaiknya dilakukan adalah:

 _{Hendaknya mengetahui terlebih dahulu jenis analisa fluida yang ingin}_{Hendaknya mengetahui terlebih dahulu jenis analisa fluida yang ingin}

diketahui. Apakah analisa tersebut adalah aliran dalam (interal) atau diketahui. Apakah analisa tersebut adalah aliran dalam (interal) atau

aliran luar (eksternal). aliran luar (eksternal).

 _{Mengetahui kondisi – kondisi fluida awal sebelum dilakukan proses}_{Mengetahui kondisi – kondisi fluida awal sebelum dilakukan proses}

analisa. Seperti kecepatan, tekanan, jenis fluida dan sebagainya. analisa. Seperti kecepatan, tekanan, jenis fluida dan sebagainya.

 _{Bila ingin melakukan analisa sebelumnya sudah ada suatu sistem yang}_{Bila ingin melakukan analisa sebelumnya sudah ada suatu sistem yang}

dapat dijadikan standar analisa dapat dijadikan standar analisa

(33)

Daftar Pustaka

 _{Team Yayasan Pendidikan Haster.,}_{Team Yayasan Pendidikan Haster.,}IKHTISAR RUMUS - RUMUS LENGKAP _{IKHTISAR RUMUS - RUMUS LENGKAP}

FISIKA: Untuk SMU,

FISIKA: Untuk SMU, Penerbit Gunung Ilmu Press, Bandung, 1991.Penerbit Gunung Ilmu Press, Bandung, 1991.

 _{Olson, M. Reuben., Wright, J. Steven., diterjemahkan Alex Tri Kantjono}_{Olson, M. Reuben., Wright, J. Steven., diterjemahkan Alex Tri Kantjono}

Widodo.,

Widodo., DASAR – DASAR MEKANIKA FLUIDA TEKNIKDASAR – DASAR MEKANIKA FLUIDA TEKNIK, Edisi Kelima, , Edisi Kelima, Cetakan 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.

Cetakan 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.

 _{Streeter, V. L., Wylie, Benyamin E., diterjemahkan oleh Arko Prijono.,}_{Streeter, V. L., Wylie, Benyamin E., diterjemahkan oleh Arko Prijono.,}

MEKANIKA FLUIDA

MEKANIKA FLUIDA, Edisi Kedelapan, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1999., Edisi Kedelapan, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1999.

 _{Catatan kuliah Metode Elemen Hingga}_{Catatan kuliah Metode Elemen Hingga}_{, Teknik Mesin-Universitas}_{, Teknik Mesin-Universitas}

Gunadarma, Depok.

 _{Harijono Djojodihardjo.,}_{Harijono Djojodihardjo.,}MEKANIKA FLUIDA_{MEKANIKA FLUIDA}_{, Erlangga, Jakarta, 1982.}_{, Erlangga, Jakarta, 1982.}

 _{Gerhart, Philip M. dan Gross, Richard j., Fundamental Of Fluid Mechanics,}_{Gerhart, Philip M. dan Gross, Richard j., Fundamental Of Fluid Mechanics,}

PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,1985.