Analisa Aliran Fluida pada Mobil Dengan

CFD MESIN USU

Simulasi Numerik Aliran Udara pada Mobil dan Pengaruh
Pemasangan Spoiler Belakang Menggunakan CFD
Robby Christian (NIM: 120401123)
Email : Crobby25@Yahoo.com
Abstrak: Di zaman modern ini sudah sangat sering kita melihat banyak mobil, mulai dari mobil
penumpang sampai dengan mobil sports dipasangkan spoiler dengan berbagai macam bentuk. Harus
diketahui juga bahwa ke-aerodinamisan dari sebuah mobil adalah kunci untuk mendapatkan
performansi yang baik dan kenyamanan yang tinggi daripada pengendara mobil tersebut. Melalui
dasar pemikiran ini lah, semua produsen mobil bertujuan untuk mengoptimalkan desain mobil mereka
demi mendapatkan keaerodinamisan eksternal dari mobil mereka. Penambahan spoiler belakang demi
mengoptimalkan ke-aerodinamisan akan menyebabkan perubahan nilai pada gaya angkat dan drag
force yang mana akan mempengaruhi performansi , konsumsi bahan bakar, keamanan, dan stabilitas
mobil tersebut. Pada laporan ini akan menampilkan hasil dari simulasi numeric aliran udara melalui
mobil tanpa dan mobil dengan memasang spoiler belakang. Untuk melakukan simulasi ini, digunakan
Software ANSYS CFX, dengan melakukan pendekatan “model-mesh-analyze” sebagai eksekutornya.
Keywords : Aerodinamis,Airfoil, Airflow, Spoiler, Gaya Angkat, Gaya Drag, CFD, CFX.
I. Pendahuluan

bagian belakang mobil. Keberadaan daripada


Pengurangan gaya angkat pada mobil,

spoiler belakang mobil juga akan mengurangi

apabila dilihat dari aspek keselamatannya

drag force yang mana menyebabkan mobil yg

lebih penting, tetapi apabila ditinjau dari aspek

dipasang spoiler belakang akan melaju lebih

keekonomisan, gaya drag dari mobil haruslah

cepat daripada mobil tanpa spoiler belakang.

di kurangi juga, oleh sebab itu haruslah

Kesimpulannya penambahan spoiler belakang


didesain suatu factor atau komponen yang

dapat mengurangi konsumsi bahan bakar. Hal

dapat mengurangi keduanya. Spoiler (sayap)

ini telah dibuktikan di hasil simulasi ini.

mempengaruhi pola aliran udara yang melalui
body sebuah mobil. Airfoil pada spoiler akan

II. Perumusan Masalah

mengakibatkan tingginya tekanan pada bagian

Dalam mini project ini, pertama tama

atas spoiler, dan terjadinya daerah tekanan


body awal mobil dan spoiler mobil dibangun

rendah pada bagian bawah spoiler, yang mana

dengan

sebelumnya apabila tanpa dipasang spoiler

SOLIDWORKS.

terjadi kebalikan dari statement pertama. Jadi,

desain sports car, dan spoiler yang dipilih

keberadaan

adalah carbon fibre adjustable EXIGE X2

spoiler


belakang

atau

sayap

belakang akan mengurangi lift force daripada
CFD MESIN USU

menggunakan
Body

mobil

dengan airfoil angle antara 12 °.
Page 1

software
mengikuti


II.1 Metode dan Setup pada Mobil Tanpa

Table 1: Solver Setting

Spoiler

CFD
Simulation

3D Double
Precision
Solver
Solver
CFX
Space
3D
Time
Steady
Velocity Form Absolute


Seperti dikatakan diatas, model mobil
dibangun

dengan

SolidWork.

Mobil

ini

memiliki dimensi panjang 4476 mm, lebar
2076, dan tinggi 1069,66. Model ini telah di
simulasikan dan di analisa coefficient drag dan
coefficient

liftnya

dengan


menggunakan

Table 2: Boundary Condition Setting

ANSYS-2015 (CFX)

Boundary Condition
Magnitude (measured
normal to boundary)
Turbulence Intensity

Velocity
Inlet

Flow Regime
Fluid Type

Gambar 1: Solidwork Model tanpa Spoiler

Fluid

Propertie
s
Density
Vehicle Surface (no slip
wall B/c)
Wall
Road Face (invicisd wall
Zones
B/c)
Ambient Face (invicisd
wall B/c)
Di atas adalah boundary condition dan
asumsi asumsi yang digunakan di dalam
simulasi ini.
Menurut textbook, koefisien drag dan
koefisien angkat (Cd dan Cl) dapat dihitung
dengan menggunakan rumus dibawah ini:

Cd=


Gambar 2: Model yg telah di Mesh
Permukaan meshing daripada mobil tanpa

1
ρv ² A
2

Berikut dibawah ini adalah rumus yang

spoiler ditunjukkan pada gambar 2. Table

digunakan

1,Table 2, ditunjukan pada Solver Setting.

angkat.

Asumsi yang diambil adalah aliran udara inlet

Cl=


pada keadaan steady state dengan kecepatan
konstan, datang dengan sudut 0°, no slip wall
boundary condition pada vehicle road dan
sidewalls of virtual wind tunnel.
CFD MESIN USU

Fd

Page 2

untuk

Fl
1
ρv ² A
2

menentukan


koefisien

50 m/s
(constan
t)
5%
Subsoni
c
Air
1.175
(kg/m³)

III. Proses Simulasi dengan ANSYS CFX
Berikut

ini

adalah

gambar

dan

penjelasan daripada simulasi yang telah
dilakukan

pada ANSYS

CFX.

Grafik,

Contour tekanan dan streamline.
III.1 SIMULASI DAN TEST PADA MOBIL
TANPA SPOILER UNTUK KOEFISIEN
DRAG DAN KOEFISIEN ANGKAT
Pada Gambar gambar dibawah ini akan

Gambar 5: Streamline dan Countour Tekanan

ditunjukkan streamline, countour tekanan
dan nilai dari coefficient drag dan juga
coefficient lift hasil simulasi Ansys CFX.

Gambar 6: Perhitungan gaya pada sumbu Z
(dasar perhitungan Coefficient
Drag)
Gambar 3: Hasil Iterasi Dengan Ansys
CFX

Gambar 7: Perhitungan gaya pada sumbu y
Gambar 4: Streamline dan Countour Tekanan

(dasar perhitungan Coefficient
Lift)

CFD MESIN USU

Page 3

III.2 SIMULASI DAN TEST PADA MOBIL
DENGAN SPOILER UNTUK KOEFISIEN
DRAG DAN KOEFISIEN ANGKAT
Pada Gambar gambar dibawah ini akan
ditunjukkan streamline, countour tekanan
dan nilai dari coefficient drag dan juga
coefficient lift hasil simulasi Ansys CFX.
Perbedaan dengan subbab sebelumnya, ini
adalah

tampilan

simulasi

dengan

Gambar 10: Contour Tekanan Pada

penambahan rear spoiler.

Spoiler

Gambar 11: Perhitungan Gaya pada
Gambar

8:

Hasil

Iterasi

Menggunakan

dengan

Sumbu

ANSYS

(dasar

perhitungan koefisien

CFX

drag)

Gambar 9: Streamline

Gambar 12: Perhitungan Gaya pada
sumbu

CFD MESIN USU

z

Page 4

Y

(dasar

perhitungan koefisien
angkat)
IV. HASIL DAN DISKUSI
Dalam

kasus

penambahan

spoiler

belakang (rear spoiler) pada model mobil
dengan rack angle 12°, didapatkan hasil
koefisien drag sebesar 0.31 dan koefisien
angkat (coefficient of lift) sebesar 0.02.

Gambar13: Perbedaan Aliran Fluida

Konfigurasi

Drag
Coefficient

% Cd
Reduction

Lift
Coefficient

% Cl
Reduction

0.31
0.3

0
3.22

0.025
0.02

0
20

Tanpa
Spoiler
Spoiler

Tabel 3: Perbandingan Koefisien Drag dan Lift

Hasil penurunan nilai koefisien drag
berdasarkan
menunjukkan

simulasi

di

nilai

yang

atas
kecil.

memang

V. KESIMPULAN

Tetapi

Simulasi Computational fluid Dynamic

penurunan nilai koefisien drag dan koefisien

(CFD) dengan aliran steady pada mobil

lift dapat diperoleh nilai yang lebih besar

dengan

apabila spoiler yang digunakan memiliki

belakang telah menghasilkan 2 hasil nilai

rack angle lebih besar, jadi area kontak

perbandingan.

dengan udara lebih besar.

ANSYS CFX dengan mode k-epsilon yang

dan

tanpa

pemasangan

Dengan

spoiler

menggunakan

digunakan untuk analisa aerodinamis. Dalam
analisis ini didapatkan penurunan nilai
CFD MESIN USU

Page 5

koefisien drag sebesar 3.22 % dan nilai
koefisien angkat sebesar 20% . Efek daripada
penurunan nilai aerodynamic drag ini adalah
efisiensi bahan bakar dan juga keamanan dari
kendaraan. Penurunan nilai dari aerodynamic
drag

dapat

dinaikkan

dengan

cara

memodifikasi/memilih spoiler dengan Rack
Angle yang lebih besar.
DAFTAR PUSTAKA
[1] J.R. Calliste, A.R. George, Wind Noise,
Aerodynamics of Road Vehicle, in: W.H.
Hucho

(Ed),

SAE

International,

Warrendale, PA, 1998.
[2] Muyl,F, Dumas, L, Herbert, V, 2004,
Hybrid method for aerodynamic shape
optimization

in

automotive

industry.

Computers and Fluids 33, 849-858.

CFD MESIN USU

Page 6

Dokumen yang terkait

Analisis komparatif rasio finansial ditinjau dari aturan depkop dengan standar akuntansi Indonesia pada laporan keuanagn tahun 1999 pusat koperasi pegawai

15 355 84

Analisis korelasi antara lama penggunaan pil KB kombinasi dan tingkat keparahan gingivitas pada wanita pengguna PIL KB kombinasi di wilayah kerja Puskesmas Sumbersari Jember

11 241 64

FREKWENSI PESAN PEMELIHARAAN KESEHATAN DALAM IKLAN LAYANAN MASYARAKAT Analisis Isi pada Empat Versi ILM Televisi Tanggap Flu Burung Milik Komnas FBPI

10 189 3

SENSUALITAS DALAM FILM HOROR DI INDONESIA(Analisis Isi pada Film Tali Pocong Perawan karya Arie Azis)

33 290 2

Analisis Sistem Pengendalian Mutu dan Perencanaan Penugasan Audit pada Kantor Akuntan Publik. (Suatu Studi Kasus pada Kantor Akuntan Publik Jamaludin, Aria, Sukimto dan Rekan)

136 695 18

DOMESTIFIKASI PEREMPUAN DALAM IKLAN Studi Semiotika pada Iklan "Mama Suka", "Mama Lemon", dan "BuKrim"

133 700 21

Representasi Nasionalisme Melalui Karya Fotografi (Analisis Semiotik pada Buku "Ketika Indonesia Dipertanyakan")

53 338 50

PENERAPAN MEDIA LITERASI DI KALANGAN JURNALIS KAMPUS (Studi pada Jurnalis Unit Aktivitas Pers Kampus Mahasiswa (UKPM) Kavling 10, Koran Bestari, dan Unit Kegitan Pers Mahasiswa (UKPM) Civitas)

105 442 24

DAMPAK INVESTASI ASET TEKNOLOGI INFORMASI TERHADAP INOVASI DENGAN LINGKUNGAN INDUSTRI SEBAGAI VARIABEL PEMODERASI (Studi Empiris pada perusahaan Manufaktur yang Terdaftar di Bursa Efek Indonesia (BEI) Tahun 2006-2012)

12 142 22

Hubungan Antara Kompetensi Pendidik Dengan Kecerdasan Jamak Anak Usia Dini di PAUD As Shobier Kecamatan Jenggawah Kabupaten Jember

4 116 4