## MEKANIKA - JURNAL TEKNIK MESIN
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 9 No. 2 (2023) ISSN: 2460-3384 (p); 2686-3693 (e)

## SIMULASI SISTEM AERODINAMIKA PADA MOBIL HEMAT ENERGI MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS FLUENT
M Islamuddin Yahya 1 , Hadi Kusnanto 2 , Ponidi 3 , Anastas Rizaly 4 , Moh. Arif Batutah 5 1,2,3,4,5 Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surabaya, Indonesia email : arifbatutah@ft.um-surabaya.ac.id

## ABSTRAK
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  gaya  hambat  yang  di  terima  oleh  mobil  hemat energi, juga menganalisa aerodinamika menggunakan sistem CFD yang dibantu menggunakan software  Ansys  2023 .    penggerak  mobil  Sakera  menggunakan  tenaga  motor  bakar,  dan memiliki    bodi  ringan  dan  juga aerodinamis .  Simulasi  numerik  digunakan  atau  diperlukan untuk mempelajari aliran karakteristik di atas bodi mobil Sakera, yang meliputi kontur tekanan, coeffisient drag dan coeffisient lift 3D  dengan  perangkat  lunak  yang  lancar,  Analisa Aerodinamika atau elemen tak hingga pada Bodi mobil Hemat Energi Pada Penelitian ini akan dilakukan dengan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics program Ansys Fluent 2023 Student . kecepatan angin pada mobil hemat energi um surabaya menggunakan 8,5 m/s atau jika dikonversikan ke benda yang bergerak adalah 30 km/h. hasil dari Analisa software ansys fluent sebagai berikut coeffisien drag sebesar  30.217 N,  nilai coeffisien lift sebesar 5.696 N dan nilai force 18.507 pada type mesh coarse , coefficient drag sebesar 28.543 N, nilai coefficient Lift sebesar 11.923 N dan nilai force 28.54 N ada type mesh Medium , coefficient drag sebesar 28.262 N,  nilai coefficient Lift sebesar 9.034 dan nilai force 17.311 N pada type mesh  Fine, saat  disimulasikan  pada  kendaraan  mobil  hemat  energi  um  surabaya.Jika  laju kendaraan semakin kencang maka juga  nilai dari coefficient drag, coefficient lift dan force juga akan semakin besar, dan dapat mempengaruhi laju kendaraan
Kata kunci: kontur tekanan, resistansi coefficient drag, Pemisahan coefficient lift , force .

## PENDAHULUAN
Saat ini moda transportasi kian menjadi solusi dalam menuju suatu tempat ke tempat lain seperti dalam pengantaran barang maupun penumpang maka dari itu Dalam perkembangan zaman  khususnya  di  dunia  otomotif,  seseorang  atau  perusahaan  otomotif  dituntut  agar  bisa selalu mengembangkan teknologi yang ada sekarang dan kemudian akan lebih di modern kan lagi  agar  terjadinya  perkembangan  dalam  dunia  otomotif,  salah  satunya  adalah  bisa  dalam bentuk pengembangan teknologi yaitu berupa teknologi menghemat penggunaan bahan bakar seefisien atau sehemat mungkin, dan juga aspek aerodinamis dalam kendaraan juga harus di perhatikan agar hambatan yang di terima oleh kendaraan tidak terlalu besar yang nantinya juga akan mempengaruhi penggunaan terhadap bahan bakar kendaraan, karena juga Perlu disadari bahwasannya dalam penggunaan alat transportasi terutama transportasi darat terus meningkat seiring  dengan  meningkatnya  populasi  manusia.  dibawah  ini  merupakan  tabel  dari  masing masing polda

## Gambar 1 Data Kendaraan Seluruh Polda Indonesia [7]
Dikutip  dari  data  seluruh  polda  diindonesia  yakni  ada  150.173.152  juta    banyaknya jumlah  kendaraan  bermotor  periode  2022    tentunya  juga  dapat  meningkatkan  kemacetan  di Indonesia terutama di kota kota besar seperti Jakarta, Surabaya dan kota kota lainnya. Sehingga untuk dapat menunjang mobilitas masyarakat yang tinggi, maka diperlukan modal transportasi yang  efektif  agar  dapat  mengurangi  atau  menhindari  kemacetan  lalu  lintas.  Permasalahan transportasi diperkotaan pada umumnya meliputi kemacetan lalu lintas, atau bisa juga parkir sembarangan, angkutan umum, polusi dan masalah ketertiban lalu lintas.
Jadi para pengusaha industri khususnya otomotif atau pengusaha kendaraan bermotor pun  juga  mulai  dituntut  agar  dapat  membuat  kendaraan  yang  mempunyai  tingkat  efisiensi bahan bakar cukup tinggi atau irit. Ada Banyak cara agar dapat mewujudkan hal tersebut seperti contohnya mengurangi berat pada kendaraan bermotor, mengoptimalkan efisiensi bahan bakar dari mesin, dan juga mengurangi gaya seret atau turbulen ( drag ) yang dihasilkan yaitu dengan cara membuat pola bodi yang se-aerodinamis mungkin.
Dengan  semakin  berkembangnya  ilmu  aerodinamika  disertai  juga  dengan perkembangan ilmu mekanika, maka cukup memungkinkan agar bisa membuat atau membuat design bodi kendaraan dengan se-aerodinamis mungkin agar gaya seret atau turbulen dapat di seminimal mungkin.
Misalnya pada Mobil hemat energi um surabaya merupakan salah satu jenis kendaraan yang  dirancang  agar  bisa,  ramah  lingkungan,  hemat  energi  dan  efisiensi  tinggi,  Agar  hal tersebut bisa terlaksanakan maka akan dilakukan riset pada mobil hemat energi um surabaya dan  riset  yang  akan  dilakukan  adalah  riset  pada  penggerak  atau  mesin  mobil  hemat  energi dengan mengoptimalkan riset mesin se-efisiensi mungkin dan juga rendah karbon. tidak hanya itu mobil sakera ini juga memiliki bodi yang ringan dan aerodinamis.
Maka Hal ini  menjadikan tugas akhir saya, yaitu dengan mengetahui analisa aliran 3 dimensi yang akan melintasi pada bodi mobil sakera. Bagian yang sangat di Perhatikan pertama tertuju pada bagian terdepan bodi mobil sakera yang akan terkena aliran Fluida . Diharapkan agar bisa mendapatkan Analisa terhadap gaya drag dan lift serta struktur wake sehingga nilai C D dan C L dapat diperoleh dengan optimal.
Fluida dibagi menjadi 2 yaitu Fluida statis dan Fluida dinamis. Fluida statis adalah Fluida yang berada dalam keadaan diam dimana konsepnya erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari.
Pada  materi Fluida statis membahas  mengenai  tekanan hidrostatis ,  hukum  pascal, hukum archimedes , dan lain-lain, dimana penerapannya dapat dijumpai pada kehidupan sehari-
hari  seperti  kapal  selam  yang  dapat  terapung  serta  melayang  di  laut,  pompa hidrolik ,  kapal pesiar yang terapung di laut dan lain-lain.[11] sedangkan Fluida dinamis merupakan Fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang berada dalam keadaan bergerak atau mengalir yang serta memiliki kecepatan yang konstan terhadap waktu. Fluida dinamis juga tidak mengalami perubahan volume , tidak kental dan tidak turbulen (tidak mengalami pusaran).[3]
Mekanika Fluida adalah cabang ilmu yang mempelajari gas atau aliran yang bergerak ataupun diam dan gaya yang dihasilkan pada Fluida tersebut. Dan Fluida itu sendiri adalah zat yang mengalami deformasi terus menerus jika tegangan geser ( tangensial ) diterapkan,  tidak mempengaruhi seberapa kecil tegangan gesernya. Batasannya dapat meliputi permukaan cair atau padat. [10]
Massa jenis Fluida adalah massa per satuan volume , dan satuan SI adalah kg/m3.[13] Perbedaan  tekanan  ini  akan  mengakibatkan drag pada  benda  tadi.  aliran  yang  akan berputar Kembali dan menjadi turbulent diakibatkan oleh separasi aliran, untuk mengisi darah dengan tekanan yang lebih rendah.[16]
Klasifikasi aliran (streamline) pada bentuk benda dapat tergantung pada apakah benda tersebut dibuat mulus mengikuti garis arus ( streamline ) atau tumpul, akan lebih mudah untuk mendorong sebuah benda streamline melewati suatu Fluida dari pada mendorong sebuah benda tumpul yang ukurannya sama agar bergerak dengan kecepatan yang sama.[9]
Modifikasi model Ahmed body original dengan memberikan sudut kemiringan 25° dan 35°  terhadap  bidang  horisontal  pada  bagian  belakang  melalui  pendekatan  numerik  dan eksperimen memberikan hasil penurunan hambatan aerodinamika. [8]
Analisa aerodynamic ini dilakukan dengan metode  Damjanovic. [6]

## PROSEDUR EKSPERIMEN
Pada kasus penelitian ini ada tiga metode tahapan utama yang harus dilakukan, yaitu preprocessing , processing, dan postprocessing . Dikarenakan adanya keterbatasan visualisasi aliran  yang  akan  melintasi  pada  bodi  mobil  Sakera  maka  penelitian  ini  akan  menggunakan metode  numerik  dengan  menggunakan software  Ansys  Workbench  2023  R1  Student, dan dengan menggunakan CFD Solver , sehingga dapat membantu proses bertahap yang telah di tentukan  dikarenakan  sudah  dalam  bentuk  yang  berurutan  dan  apabila  terdapat  proses  yang belum terselesaikan maka pada proses selanjutnya tidak akan dapat dilanjutkan. pada penelitian ini juga disertakan visual 3D dari bodi mobil Sakera.
Berikut merupakan diagram alur proses running pada software ansys fluent
Gambar 2, Flowchart metodologi penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Coarse
Pada percobaan pertama menggunakan interval mesh Coarse yang hasil mesh -nya dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 3, Mesh Coarse [17]
Gambar 4 , Kontur Tekanan Statis [17]
Gambar 5, Grafik C oefficient Drag 8,5 m/s Mesh Coarse [17]
Gambar 6, Grafik Coefficient Lift 8,5 m/s Mesh Coarse [17]
Gambar 7, Grafik Force 8,5 m/s Mesh Coarse [17]
Berikut merupakan data coeffisien drag ( 𝐶 D ) dan coeffisien lift ( C l ) yang diperoleh pada report data ansys fluent pada kendaraan mobil Sakera adalah sebagai berikut:
Tabel 1 , , Nilai CD, CL, dan Force mesh Coarse [17] force 18.50792 N lift 5.696904 N
drag 30.21701 N

## 4.2. Medium
Pada  gambar  4.6  percobaan interval  mesh medium ,  hasil mesh menunjukan  ukuran mesh sedikit lebih kecil bila dibandingkan coarse .
Gambar 8, Mesh Medium [17]
Gambar 9, Kontur Tekanan Statis Daerah Stagnation [17]
Gambar 10, Mrafik C oefficient Drag 8,5 m/s Mesh Medium [17]
Gambar 11, Grafik Coefficient lift 8,5 m/s Mesh Medium [17]
Gambar 12, Grafik Force 8,5 m/s Mesh Medium [17]
Berikut merupakan  data coeffisien drag ( 𝐶 D ) dan coeffisien lift ( C l ) yang didapatkan pada report data ansys fluent pada kendaraan mobil Sakera:
Tabel 2 ,  Nilai CD, CL, dan Force mesh medium [17]
drag 28.54348 N
lift 11.92332 N
force 28.54348 N

## 4.3. Fine
Pada percobaan interval mesh Fine bisa dilihat pada gambar  bahwa hasil dari ukuran mesh yang sangat kecil dibandingkan dengan medium dan coarse.
Gambar 13 , Mesh Fine [17]
Berikut dibawah ini adalah visual iso surface dari sumbu z yang ditunjukkan pada gambar 4.13.
Gambar 14 , Kontur tekanan Statis Daerah Stagnation [17]
Gambar 15, Grafik C oefficient Drag 8,5 m/s fine [17]
Gambar 16, grafik coefficient lift 8,5 m/s Mesh fine [17]
Gambar 17, Grafik Force 8,5 m/s Mesh fine [17]
Berikut  merupakan  data kuantitatif ,  data coeffisien drag ( 𝐶 D )  dan coeffisien lift (  C l )  yang didapatkan  pada  hasil report data ansys fluent pada  kendaraan mobil  Sakera  adalah  sebagai berikut:
Tabel 3 , Nilai CD, CL, dan Force mesh fine [17] force 17.31103  N
lift
9.034032  N
drag 28.26291  N

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  analisa  aliran aerodynamic melintasi  bodi  mobil  Sakera  menggunakan pemodelan numerik perangkat lunak Ansys Workbench 2023 R1 Student dengan menggunakan pendekatan CFD-Solver atau ansys fluent, sebagai berikut : Visualisasi kontur tekanan secara 3 dimensi dapat menunjukkan dimana titik tekanan tertinggi dan terendah yang terjadi diseluruh bodi. Nilai Coefficient drag (Cd) coarse diperoleh 30.217 N. Nilai Coefficient lift (Cl) coarse diperoleh 5.696 N. Nilai Force pada mesh coarse diperoleh 18.507 N. Nilai Coefficient drag (Cd) medium diperoleh 28.543 N. Nilai Coefficient lift (Cl) medium diperoleh  11.923  N.  Nilai  Force  pada  mesh coarse diperoleh 28.543  N. Nilai Coefficient drag (Cd) fine diperoleh 28.262 N. Nilai Coefficient lift (Cl) fine diperoleh 9.034 N. Nilai Force pada mesh coarse diperoleh 17.311 N.

## REFERENSI
[1] Ahmed S.R., G. R. and G. F. (1984). SAE paper, Detroit, Michigan, USA, .
[2] Bao, F. , and D. U. C. (2004). Some physical  aspects of separation bubble on a rounded backwardfacing step .
[3]  Bitar.  (2021). gurupendidikan.  dipetik      march  19,  2021,  dari  materi  fluida dinamis;//www.gurupendidikan.co.id/fluida-dinamis/ .
[4] Cengel Y.A, C. (2006). Fluid Mechanics, Fundamentals and Applications .
[5] Conan B., A. J. , and P. P. (2011). Experimental aerodynamic study of a car-type bluff body, Experimental in fluids .
[6] Damjanovic, D. K. D. I. Z. and K. M. (2010). Car Design As A New Conceptual And  CFD Analysis In Purpose of Improving Aerodynamics .
[7] Dashborad ERI-POLRI. (2022). rc.korlantas.polri.go.id:8900/eri2017/laprekappolda.php . [8] Krentel D., M. R. B. A. , N. W. , and K. R. (2010). Application of active flow control on generic 3D car models, R. .
[9] Munson B.R, Y. D. F. O. T. H. (2002). . Four Edition. Fluid Mechanics.
[10] Pritchard, P. J. , F. and M. D. (2011). Introduction  of fluid mechanics. In Eight Edition . USA : John Willey & Sons,  Inc.
[11] Sagala, S. (2013). konsep dan makna pembelajaran .
[12]  Sutantra,  I.  N.  (2001). Teknologi  Otomitif :  Teori  dan   Aplikasinya.  Surabaya :  Guna Widya .
[13] T. Al-Shemmeri. (2012). Engineering Fluid Mechanics .
[14] Tarakka R, A. S. and F. B. Y. (2018). . Analisa Komputasi Pengaruh  Geometri Muka dan Control  Aktif  Hisapan  Terhadap  Koefisien   Hambatan  Pada  Reversed  Ahmed  Model.  . . Jurnal Voering: Vol. 3,  No. 1, 2018 .
[15] Tuakia, F. (2008). Dasar dasar CFD Menggunakan  FLUENT .
[16]  Yogatama  M,  T.  R.  (2018).  Studi  Koefisien  Drag  Aerodinamika  Pada   Model  Ahmed Body Terbaik Berbasis Metode Numerik. Jurnal Teknik Mesin (JTM): Vol.07, No. 1, 2018 .
[17] workbance  ansys  student 2023,  PC  Laboratorium  Teknik  Mesin  Universitas Muhammadiyah Surabaya, 2023

## HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN