tugas akhir analisa pola aliran pada bodi bus evonext ...eprints.ums.ac.id/59045/2/halaman...
Post on 04-Jan-2020
25 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
ANALISA POLA ALIRAN PADA BODI BUS EVONEXT
STANDAR DENGAN EVONEXT MODIFIKASI
MENGGUNAKAN CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
GENDEWA UTOMO
D200130063
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan akan ada kemudahan, maka bila
engkau telah selesai dari satu pekerjaan, kerjakan pula pekerjaan
berikutnya dan hanya kepada tuhan-mu”.
(Q.S Al-Insyirah)
“Sebaik-baiknya manusia adalah yang paling bermanfaat bagi
manusia lainnya”.
(HR. Ath Thabarani, Al Mu’jam Al Awsath No. 5787)
“Don’t quit, suffer now and live the rest of your life as a champion”.
(Muhammad Ali)
“We have one life it will soon be past, what we do for God is all that
will last”.
(Muhammad Ali)
“Tidak ada hal yang sia-sia dalam belajar karena ilmu akan
bermanfaat pada waktunya”
(Penulis)
“Hidup adalah pelajaran tentang kerendahan hati”
(Penulis)
ANALISA POLA ALIRAN PADA BODI BUS EVONEXT STANDAR
DENGAN EVONEXT MODIFIKASI MENGGUNAKAN CFD
(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)
Gendewa Utomo, dan Sarjito Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Email : utomogendewa@gmail.com
ABSTRAKSI Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan pemodelan dan simulasi perilaku aerodinamika pada kendaraan Bus dengan perubahan radius Front Roof dan Rear Roof menggunakan CFD. Penelitian juga dimaksudkan untuk mendeskripsikan fenomena aliran fluida yang terjadi disekitar kendaraan bus. Dalam proses simulasi ini telah dilakukan modifikasi bodi Bus pada radius Front Roof dan Rear Roof, kecepatan divariasikan antara 60 km/jam sampai 140 km/jam. Model dibuat dalam skala asli dimaksudkan untuk mendeskripsikan perilaku aliran di depan maupun di belakang kendaraan bus. Simulasi dilakukan pada kondisi stabil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai Koefisien Drag terendah terjadi pada Bus Evonext modifikasi radius Front Roof R1000 dan modifikasi radius Rear Roof R350 yaitu sebesar 0.398 dan nilai Koefisien Drag pada bus standar sebesar 0,453. Dapat disimpulkan bahwa modifikasi bus pada bagian Front Roof dan Rear Roof mampu menurunkan gaya hambat yang di terima oleh bus. Kata kunci : Bus, Kecepatan, Koefesien Drag, Aerodinamika, CFD
FLOW PATTERN ANALYSIS IN BODY BUS EVONEXT STANDARD
WITH EVONEXT MODIFICATION USING CFD (COMPUTATIONAL
FLUID DYNAMIC)
GENDEWA UTOMO, and SARJITO
Mechanical Engineering Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : utomogendewa@gmail.com
ABSTRACT
The purpose of this research is to model and simulate aerodynamic behavior in
bus vehicles with Front Roof and Rear Roof radius changes using CFD. The
research is also intended to describe the fluid flow phenomena that occured
around the bus vehicle. In this simulation process has been done modification Bus
body on Front Roof and Rear Roof radius, speed varied between 60 km an hour to
140 km an hour. The model made in the original scale is intended to describe the
flow behavior both in front of and behind the bus vehicle. The simulation was
done on steady state condition. The results showed that the lowest coefficient of
Drag occurred on the Bus Evonext modified radius Front Roof R1000 and Rear
Roof R350 radius modification is 0.398 and the value of Drag coefficient on the
standard bus is 0.453. It can be concluded that the modification of the bus on the
Front Roof and the Rear Roof was able to lower the Drag force received by the
bus.
Keywords : Bus, Velocity, Koefisien Drag, Aerodynamics, CFD
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur Alhamdulillah atas kehadiran Allah SWT, atas segala
limpahan rahmat dan hidayah-Nya, semoga kita senantiasa dalam
lindungan-Nya. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada
Rasulullah Muhammad SAW, yang kita jadikan suri tauladan dalam
kehidupan ini. Syukur Alhamdulillah penyusunan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Tugas Akhir berjudul “Analisa Pola Aliran Pada Bodi Bus Evonext Standar
Dengan Evonext Modifikasi Menggunakan CFD (Computational Fluid
Dynamic)”, dapat terealisasikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk
itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan
hati ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph. D, sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Subroto, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Ir. Sarjito, M.T., Ph.D, selaku Pembimbing utama yang telah
memberikan pengarahan, bimbingan, dan saran hingga Tugas Akhir ini
dapat terselesaikan.
4. Ir. Bibit Sugito , M.T , selaku pembimbing akademik yang selalu
memberikan masukan-masukan dan dorongan yang mendukung
kepada penulis.
5. Bapak/Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu
yang bermanfaat, sehingga penulis dapat mencapai gelar sarjana S-1.
6. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan
mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
7. Teman seperjuangan (Alif , Aryo, Eko) mahasiswa bimbingan Ir. Sarjito
, M.T ., Ph.D .
8. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2013 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan Tugas
Akhir ini baik moril maupun materil.
Semoga amal baik semua pihak yang membantu dalam
penyususnan Tugas Akhir ini mendapatkan imbalan dari Allah SWT.
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak
kekurangan, meskipun telah berusaha untuk mendapatkan hasil yang
terbaik. Segala kritik dan saran yang membangun sangat penulis
harapkan. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis pada
khususnya dan pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 1 Februari 2018
Penulis,
Gendewa Utomo
D 200 130 063
DAFTAR ISI
Halaman Judul ........................................................................................... i
Pernyataan ................................................................................................ ii
Persetujuan .............................................................................................. iii
Pengesahan ............................................................................................. iv
Lembar Soal Tugas Akhir .......................................................................... v
Motto ........................................................................................................ vi
Abstraki ................................................................................................... vii
Abstract .................................................................................................. viii
Kata Pengantar ......................................................................................... ix
Daftar Isi .................................................................................................. xii
Daftar Gambar ........................................................................................ xvi
Daftar Tabel ............................................................................................ xix
Daftar Simbol ........................................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................. 3
1.3 Tujuan Masalah ........................................................................ 3
1.4 Batasan Penelitian .................................................................... 4
1.5 Sistematika Penulisan ............................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka .......................................................................... 6
2.2 Dasar Teori ............................................................................... 8
2.2.1 Fenomena Aliran Pada Streamlined Bodi ......................... 8
2.2.2 Lapisan Batas ................................................................. 10
2.2.3 Viskositas ........................................................................ 13
2.2.4 Aliran Lapisan Batas Laminer dan Turbulen .................... 19
2.2.5 Pemisahan Aliran (Separation) ....................................... 22
2.2.6 Drag Gesekan dan Drag Tekanan................................... 23
2.2.7 Koefisien Lift dan Koefisien Drag .................................. ..24
2.2.7.1 Koefisien Lift .................................................... ..24
2.2.7.2 Koefisien Drag .................................................. ..25
2.2.8 Fenomena Aerodinamika Kendaraan Darat .................... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ......................................................... 29
3.2 Persiapan Alat ...................................................................... 29
3.3 Gambar Asli .......................................................................... 30
3.4 Pembuatan Desain ............................................................... 30
3.4.1 EVONEXT standar ....................................................... 31
3.4.2 EVONEXT modifikasi Front Roof ................................. 31
3.4.3 EVONEXT modifikasi Rear Roof .................................. 32
3.5 Simulasi Streamline .............................................................. 32
3.5.1 Import File .................................................................... 32
3.5.2 Boundary Condition ...................................................... 33
3.5.3 Meshing ....................................................................... 33
3.5.4 Setup Kondisi Batas Boundary ..................................... 36
3.5.5 Proses Solver ............................................................... 37
3.5.6 Simulasi Hasil Solving .................................................. 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisi data ............................................................................ 40
4.1.1 Data Gaya Drag dan Lift Pada Bus Evonext Modifikasi
Radius Front Roof ...................................................... 40
4.1.2 Data Gaya Drag dan Lift Pada Bus Evonext Modifikasi
Radius Front Roof ...................................................... 41
4.2 Perhitungan Koefisien Drag dan Koefisien Lift ....................... 41
4.2.1 Perhitungan Koefisien Drag Bodi Bus Standar dan
Modifikasi ................................................................... 41
4.2.1.1 Perhitungan Koefisien Drag
Bus Standar ..................................... 42
4.2.1.2 Perhitungan Koefisien Drag
Bus Evonext Modifikasi Front Roof .. 43
4.2.2 Perhitungan Koefisien Lift Bodi Bus Standar
dan Modifikasi..................................................... 46
4.2.2.1 Perhitungan Koefisien Lift Bus
Standar ............................................ 47
4.2.2.2 Perhitungan Koefisien Lift
Bus Evonext Modifikasi Front Roof
R1000 .............................................. 47
4.2.3 Perhitungan Koefisien Drag Bodi Bus
Modifikasi Rear Roof .......................................... 50
4.2.3.1 Perhitungan Koefisien Drag model
standar dengan menggunakan radius
Front Roof R1000............................. 50
4.2.3.2 Perhitungan Koefisien Drag model
R350 dengan menggunakan radius
Front Roof R1000............................. 51
4.2.4 Perhitungan Koefisien Lift Bodi Bus Evonext
Modifikasi Rear Roof .......................................... 54
4.2.4.1 Perhitungan Koefisien Lift variasi
radius belakang R350 dengan
menggunakan radius Front Roof
R1000 .............................................. 55
4.2.4.2 Perhitungan Koefisien Lift variasi
radius belakang R350 dengan
menggunakan radius Front Roof
R1000 .............................................. 55
4.3 Studi Hubungan Variasi Kecepatan terhadap Koefisien Drag
dan Koefisien Lift Bus Evonext Modifikasi ............................... 58
4.3.1 Perhitungan Koefisien Drag dan Koefisien Lift .............. 58
4.3.1.1 Perhitungan Koefisien Drag Bodi Bus Evonext
Modifikasi kecepatan 60 km/jam .................. 59
4.3.1.2 Perhitungan Koefisien Lift Bodi Bus Evonext
Modifikasi kecepatan 60 km/jam .................. 60
4.4 Pola Aliran di Sekeliling Bus ................................................... 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ............................................................................. 65
5.2 Saran ...................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Benda dua dimensi ................................................................ 9
Gambar 2.2 Benda tiga dimensi................................................................. 9
Gambar 2.3 Benda axymetric .................................................................. 10
Gambar 2.4 Lapisan batas viskos tipis pada suatu benda tipis dalam aliran
dengan bilangan Reynolds tinggi ............................................................. 11
Gambar 2.5 Profil lapis batas sepanjang plat datar tipis .......................... 12
Gambar 2.6 Profil aliran Eksternal ........................................................... 15
Gambar 2.7 Aliran sekitar kendaraan ...................................................... 16
Gambar 2.8 Titik Stagnasi pada mobil ..................................................... 18
Gambar 2.9 Aliran Laminar ...................................................................... 19
Gambar 2.10 Profil lapis batas sepanjang plat datar tipis ........................ 20
Gambar 2.11 Aliran Turbulen ................................................................... 21
Gambar 2.12 Pemisahan aliran lapisan batas di dinding ......................... 22
Gambar 2.13 Profil komponen Drag ........................................................ 23
Gambar 2.14 Pola Streamline pada mobel mobil Artega GT .................. 26
Gambar 2.15 Pola Streamline pada model truk trailer .............................. 26
Gambar 2.16 Pola Streamline pada model mobil sedan .......................... 27
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ......................................................... 31
Gambar 3.2 Bus EVONEXT ..................................................................... 30
Gambar 3.3 Bus Standar ......................................................................... 31
Gambar 3.4 Bus Evonext Modifikasi Front Roof ........................................ 31
Gambar 3.5 Bus Evonext Modifikasi Terbaik ........................................... 32
Gambar 3.7 Import File desain Bus ......................................................... 32
Gambar 3.8 Proses Boundary Condition pada Geometry ......................... 33
Gambar 3.9 Proses Meshing pada langkah Meshing ............................... 34
Gambar 3.10 Posisi kondisi batas untuk domain komputasi .................... 37
Gambar 3.11 Hasil proses Solver pada Ansys 15.0 CFX-Solver .............. 38
Gambar 3.12 Gambar visualisasi hasil simulsi dengan Ansys 15.0 CFX-
post model ............................................................................................... 39
Gambar 4.1 Hubungan variasi radius Front Roof Bus Evonext Modifikasi
dengan Koefisien Drag Bus ..................................................................... 44
Gambar 4.2 Hubungan variasi radius Front Roof Bus Evonext Modifikasi
dengan Koefisien Lift Bus ......................................................................... 48
Gambar 4.3 Hubungan variasi radius Rear RoofBus Evonext Modifikasi
dengan Koefisien Drag Bus .................................................................... 52
Gambar 4.4 Hubungan variasi radius belakangatas Bus Evonext
Modifikasi dengan Koefisien Lift Bus ...................................................... 56
Gambar 4.5 Hubungan variasi kecepatan Bus Evonext Modifikasi dengan
Koefisien Drag Bus .................................................................................. 59
Gambar 4.6 Hubungan variasi kecepatan Bus Evonext Modifikasi dengan
Koefisien Lift Bus ..................................................................................... 61
Gambar 4.7 Sreamline disekitar Bus Kecepatan 80 km/jam .................... 62
Gambar 4.8 Vektor kecepatan 80 km/jam ................................................ 63
Gambar 4.9 Kontur Tekanan pada kecepatan 80 km/jam ........................ 64
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Jumlah Mesh Statistics model Bus EVONEXT Standar........... 35
Tabel 3.2 Jumlah Mesh Statistics model Bus EVONEXT Modifikasi ........ 35
Tabel 3.3 Kondisi batas untuk kondisi steady .......................................... 37
Tabel 4.1 Tabel Gaya Drag dan Gaya Lift Bus Evonext Modifikasi Front
Roof ........................................................................................................ 40
Tabel 4.2 Tabel Gaya Drag dan Gaya Lift Bus Evonext Modifikasi Rear
Roof ......................................................................................................... 41
Tabel 4.3 Hasil Koefisien Drag Bus Evonext Modifikasi Front Roof ......... 43
Tabel 4.4 Hasil Koefisien Lift Bus Evonext Modifikasi Front Roof ............ 48
Tabel 4.5 Hasil Koefisien Drag Bus Evonext Modifikasi Rear Roof .......... 52
Tabel 4.6 Hasil Koefisien Lift Bus Evonext Modifikasi Rear Roof ............. 59
Tabel 4.7 Hasil Koefisien Drag Bus Evonext Modifikasi variasi Kecepatan59
Tabel 4.8 Hasil Koefisien Lift Bus Evonext Modifikasi variasi Kecepata ... 60
DAFTAR SIMBOL
CD = Koefisien Drag
CL = Koefisien Lift
D = Gaya Drag (Newton)
L = Gaya Lift (Newton)
AD = Frontal Area depan (m2)
AL = Frontal Area bawah (m2)
U = Kecepatan Udara (m/s)
ρ = Densitas Udara (Kg/m3)
top related