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.
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
OKTOBER 2015
i
ii
iii
iv
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
ketika kesempatan bertemu dengan kesiapan.
(Thomas A. Edison)
vi
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 : [email protected]
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 156 o menjadi 165o,
dan merubah bemper depan yang memiliki sudut 90 o 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.
Kata kunci : Bodi Mobil, ESEMKA Rajawali, Pola Aliran
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 : [email protected]
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 156 o angle of 165o , and
change the front bumper has become a 90 o 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 .
Keywords : Bodi Mobil, ESEMKA Rajawali, Pola Aliran
vii
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.
5. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk
menyelesaikan tugas akhir saya.
viii
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.
7. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta
dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan
sangat luar biasa.
ix
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
Agung Wahyu Jatmiko
x
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
2.2.1.
Densitas .............................................................. 9
xi
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
5.1. Kesimpulan ....................................................................... 64
xii
5.2. Saran ........ ....................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
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
Gambar 4.2. Streamline Disekitar Mobil Kecepatan 11 m/s ................. 44
xiv
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
Gambar 4.12. Grafik Coefficient Lift ..................................................... 63
xv
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
Tabel 4.4. Data Coefficient Lift ............................................................. 63
xvi
DAFTAR NOTASI
ρ
(kg/m3)
= Densitas
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
CD = Coefficient Drag
xii
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
OKTOBER 2015
i
ii
iii
iv
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
ketika kesempatan bertemu dengan kesiapan.
(Thomas A. Edison)
vi
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 : [email protected]
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 156 o menjadi 165o,
dan merubah bemper depan yang memiliki sudut 90 o 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.
Kata kunci : Bodi Mobil, ESEMKA Rajawali, Pola Aliran
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 : [email protected]
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 156 o angle of 165o , and
change the front bumper has become a 90 o 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 .
Keywords : Bodi Mobil, ESEMKA Rajawali, Pola Aliran
vii
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.
5. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk
menyelesaikan tugas akhir saya.
viii
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.
7. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta
dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan
sangat luar biasa.
ix
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
Agung Wahyu Jatmiko
x
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
2.2.1.
Densitas .............................................................. 9
xi
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
5.1. Kesimpulan ....................................................................... 64
xii
5.2. Saran ........ ....................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
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
Gambar 4.2. Streamline Disekitar Mobil Kecepatan 11 m/s ................. 44
xiv
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
Gambar 4.12. Grafik Coefficient Lift ..................................................... 63
xv
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
Tabel 4.4. Data Coefficient Lift ............................................................. 63
xvi
DAFTAR NOTASI
ρ
(kg/m3)
= Densitas
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
CD = Coefficient Drag
xii