## REDESAIN BODY MOBIL MATARAM PROTO V5 DENGAN
MEMPERTIMBANGKAN ASPEK AERODINAMIS
Aji Pranoto 1* , Septa W 2 , K. Yudha Orienta 3 , Wisnu Y. Santika 4 .
1,2,3,4) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, IST AKPRIND Yogyakarta Corresponding Author: aji_pranoto@akprind.ac.id ; kyudhaorienta@gmail.com

## ABSTRACT
The Energy Saving Car Contest (KMHE) is a contest organized by the Ministry of Education, Culture, Research Technology (Kemendikbud-Ristek). This is a contest among students to make a national level fuel efficient vehicle. The purpose of designing this design is to produce an energy-efficient car body design "Mataram Proto" and to produce a vehicle that has a good aerodynamic level. This design of the car body is designed elegantly but still has good aerodynamics and does not reduce the safety aspects of the driver. The process of  making  a  car  body  design  uses  Autodesk  Inventor  and  the  process  of  aerodynamic analysis  of  the  Mataram  Proto  car  body  uses  Ansys  Mechanical  software.  Aerodynamic testing was carried out at an air speed of 45 km / h or 12.5 m / s. From the previous Mataram Proto body test results, the drag coefficient was 0.233 and the lift coefficient was 0.1887 and from the Mataram Proto V5 car body test, the drag coefficient was 0.47 and the lift coefficient was 9.95. From the results of this test, it shows that the previous Mataram Proto car  body  had  a  better  aerodynamic  level  due  to  the  difference  in  the  input  of  different airspeed variables, where the air velocity on the previous Mataram Proto car body was 40 (km / h) and the air speed on the Mataram Proto V5 body. amounting to 45 (km / hour).
Keywords: Design, Aerodynamics, Drag Coefficient, and Lift Coefficient.

## ABSTRAK
Kontes Mobil Hemat Energi (KMHE) adalah sebuah kontes yang diselenggarakan oleh  Kementrian  Pendidikan  Kebudayaan  Riset  Teknologi  (Kemendikbud-Ristek). Merupakan kontes di kalangan mahasiswa untuk membuat kendaraan yang irit bahan bakar tingkat  nasional.  Tujuan  dilakukannya  perancangan  ini  yaitu  Menghasilkan  desain  bodi mobil  hemat  energi “Mataram  Proto” dan  Menghasilkan  suatu  Bodi  kendaraan  yang memiliki  tingkat  Aerodinamis  baik.  Perancangan  ini  bentuk  bodi  mobil  didesain  secara elegan  namun  tetap  memiliki  aerodinamis  yang  baik  dan  tidak  mengurangi  aspek keselamatan  pengemudi.  Proses  pembuatan  desain  bodi  mobil  menggunakan Autodesk Inventor dan proses analisa aerodinamika bodi mobil Mataram Proto menggunakan software Ansys Mechanical. Pengujian aerodinamis dilakukan pada kecepatan udara 45 Km/jam atau 12.5 m/s. Hasil pengujian bodi mobil Mataram Proto sebelumnya di dapatkan hasil koefisien drag 0.233 dan koefisien lift 0.1887 dan dari pengujian bodi mobil Mataram Proto V5 ini didapatkan  hasil  koefisien  drag  0.47  dan  koefisien  lift  0.995.  Dari  hasil  pengujian  ini menunjukan  bahwa  bodi  mobil  Mataram  Proto  sebelumnya  memiliki  tingkat  aerodinamis yang lebih baik dikarenakan perbedaan input variabel kecepatan udara yang berbeda, dimana kecepatan  udara  pada  bodi  mobil  Mataram  Proto  sebelumnya  sebesar  40  (km/jam)  dan kecepatan udara pada bodi Mataram Proto V5 sebesar 45 (km/jam).
Kata Kunci: Rancangan, Aerodinamika, Koefisien Drag, dan Koefisien Lift

## PENDAHULUAN
Kontes  Mobil  Hemat  Energi  (KMHE)  adalah  sebuah  kontes  yang  diselenggarakan diselenggarakan oleh Kementrian Pendidikan Kebudayaan Riset Teknologi (Kemendikbud- Ristek). KMHE merupakan kontes di kalangan mahasiswa untuk membuat kendaraan yang irit bahan bakar tingkat nasional. Peserta dituntut untuk mendesain dan membuat kendaraan masa depan yang hemat energi.
Kendaraan prototype adalah  kendaraan  yang  dirancang  beroda  3  yang  merupakan kendaraan  masa  depan  yang  memiliki  aerodinamika  yang  baik,  sehingga  ditargetkan memiliki efisiensi tinggi. Kendaraan Prototype ini tidak seperti kendaraan pada umumnya, kendaraan ini dikendarai oleh 1 orang dan lebih mengutamakan segi aerodinamis sehingga harus mengurangi gaya gesek yang ada pada kendaraan.
Kendaraan  yang  memiliki  bodi  yang  Aerodinamis  seperti  kendaraan  mataram  proto IST  AKPRIND  memiliki  banyak  hal  yang  mempengaruhinya.  Menurut  (Andre  Budhi Hendrawan, dan Togar Daniel H)   salah satu besaran hambatan atau resistensi dari suatu obyek  dalam  hal  ini  adalah  udara  yang  melaluinya  yang  diukur  dengan  besaran  yang dinyatakan  dengan  nilai Coefficent  Of  drag (Cd).  Hambatan  udara  kendaraan  (D) diungkapkan dengan persamaan 𝐷 = 0,5. 𝜌. 𝐶𝑑. 𝑉 2 𝐴 . Besarnya gaya hambat aerodinamika dapat diformulasikan :
:
koefisien drag : Cd = 𝐷 0,5.𝜌.𝐶𝑑.𝑉 2 𝐴
Dimana :
D  : Hambatan Udara (N)
CD  : Koefisien hambatan udara ρ  : Massa jenis udara (1,12 Kg/m 3 )
v : Kecepatan (m/s)
A  : Luas penampang tegak lurus (m 2 )
(Clancy, 1975)
Konsumsi bahan bakar pada kendaraan banyak dipengaruhi oleh bentuk aerodinamis dan meminimalkan tahanan udara (drag). Gaya hambatan (drag) merupakan interpretasi dari besar  hambatan  udara  yang  diterima  oleh  suatu  benda  saat  bergerak  melalui  udara.  Gaya drag tekanan  atau  sering    disebut drag tekanan  adalah  bagian  dari drag yang  langsung disebabkan oleh tekanan, P, pada sebuah benda. Drag ini sering disebut sebagai drag bentuk
karena ketergantungan yang sangat kuat pada bentuk benda. Drag tekanan adalah fungsi dari besarnya  tekanan  dan  orientasi  arah  elemen  permukaan  dimana  gaya  tekanan  tersebut bekerja. (Muh Juhri;2018)

## METODE

## 1. Pembuatan Desain
Pembuatan desain menggunakan program Autodesk Inventor 2015. Dalam membuat desain harus sesuai dengan regulasi yang ditetapkan oleh panitia KMHE agar mobil dapat lolos secruiting test dan masuk tahap selanjutnya. Selanjutnya dilakukan simulasi dengan metode computational  fluid  dynamics  (CFD) pada Program  Ansys .  Desain  rancangan Mataram Proto V5 ada beberapa langkah. Langkah pertama dalam analisis aerodinamika pada CFD adalah membangun model dimana model dibangun menggunakan perangkat lunak dengan merujuk pada model kendaraan yang sesungguhnya. Langkah kedua adalah daerah komputasi  (computational  domain) analisis  CFD  aerodinamika. Dimensi computational  domain dinyatakan  dalam  L,  dimana  L  adalah  panjang  dari  kendaraan yang  akan  disimulasikan. Langkah  ketiga adalah meshing dimana  model  kemudian dimesh pada mesh builder . Meshing menggunakan dua metode . mesh otomatis dengan bentuk tri  element dengan  elemen  paling  kecil  1  mm. Meshing menggunakan  fitur inflation untuk  membentuk  lapisan  batas  pada  permukaan  bodi  dan  didapatkan  bentuk mesh  yang  terbaik  dan  memudahkan  perhitungan  (literasi).    Kondisi  batas  yang digunakan pada daerah perhitungan dibagi atas atas, bawah, samping, simetri, depan dan belakang.  Pada  batas  depan  dimasukkan  kecepatan  seragam  dengan  besar  yang divariasikan.. Desain rancangan Mataram Proto V5 dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Mataram Proto V5
2. Import Geometri
Langkah  selanjutnya  adalah  melakukan  import  geometri  pada  Ansys  dengan  hasil seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Import Mataram Proto V5

## 3. Proses Meshing
Mesh ini dapat membuat meshing untuk berbagai macam bentuk, termasuk bentuk- bentuk yang rumit dan tidak beraturan.
Hasil meshing pada Mataram Proto V5 dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Meshing Mataram Proto V5

## 4. Setup Fluent
Pada  proses  ini  merupakan  pengaturan  variabel-variabel  yang  diperlukan  dalam pengujian  aerodinamis  body  mobil  mataram  proto  V5,  seperti  dimensi,  meshing, material, viscositas udara,  arah  udara  yang  mengarah  ke  body  mobil,  perhitungan velocity, tekanan, momen, densitas, koefisien drag, koefisien lift, dan residual udara. Variabel yang digunakan dalam setup fluent dapat dilihat pada Gambar 4.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian aerodinamis dilakukan pada kecepatan udara 45 Km/jam atau 12.5 m/s. Dari hasil pengujian menggunakan software Ansys Mechanical didapatkan hasil koefisien drag 0.47 dan koefisien lift 0.995. Berikut grafik dan table hubungan iteration dengan koefisien drag, koefisien lift , dan running time :
Gambar 5. Grafik Hubungan Iteration dengan Running Time
Dengan kriteria konvergensi 10-5, untuk mencapai konvergensi ada 100 jumlah iterasi dan membutuhkan waktu untuk running dari iterasi 95 – 100 membutuhkan waktu running 20 detik. Dengan hasil hubungan iteration dan running time dapat dilihat pada table 1.
Tabel 1 Hasil Hubungan Iterration dan Running Time
Tabel hasil hubungan iterration dan running time dibuat menjadi sebuah grafik hubungan antara koefisien drag dan koefisien lift terhadap iteration. Hasil grafik tersebut ditampilkan seperti grafik dibawah ini.
Iterration Continuit y x-velocity y-velocity z-velocity K Omega Time/Itera tion 95 2,77E+01 6,26E-02 6,55E-02 1,13E-01 9,22E-01 2,12E-01 0:00:20 5 96 2,76E+01 6,11E-02 6,47E-02 1,11E-01 9,15E-01 2,07E-01 0:00:16 4 97 2,72E+01 5,88E-02 6,30E-02 1,09E-01 8,98E-01 2,00E-01 0:00:12 3 98 2,68E+01 5,64E-02 6,10E-02 1,07E-01 8,88E-01 1,89E-01 0:00:09 2 99 2,62E+01 5,44E-02 5,93E-02 1,04E-01 8,84E-01 1,77E-01 0:00:05 1 100 2,58E+01 5,35E-02 5,83E-02 1,01E-01 8,88E-01 1,75E-01 0:00:00 0
Gambar 6. Grafik Hubungan Iteration dengan Koefisien Drag
Gambar 7. Grafik Hubungan Iteration dengan Koefisien Lift
Hasil grafik diatas dapat dilihat pada grafik 2. bahwa koefisien drag yang terjadi pada body Kendaraan  sebesar  0,47.  Yang  dimana  semakin  kecil  nilai koefisien  drag kendaraan maka  semakin  aerodinamis  kendaraan  tersebut.  Dan  pada  grafik  3  dapat  dilihat  bahwa koefisien. lift yang  terjadi  pada body  kendaraan  sebesar  9,95.  Yang  dimana  semakin  kecil nilai koefiseisn lift kendaraan maka semakin kecil gaya angkat kendaraan tersebut.
Hasil simulasi dapat juga dilihat aliran udara disekitar kedua bodi kendaraan yang dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar  5  dapat  dilihat  bahwa  bagian-bagian  dari  body  kendaraan  Mataram  Proto  yang dimana  dalam  kondisi  tersebut  sangat  menghambat  udara  yang  dibagi  dengan  beberapa warna. Warna merah menujukan bagian atau posisi yang 27 paling tinggi menghambat aliran udara  yang  mengalir  didaerah  tersebut.  Sedangkan  warna  biru  menunjukan  daerah  yang dialiri udara merupakan bagian yang paling sedikit mengalami hambatan udara
Dapat juga ditampilkan contour pressure disekitar bodi kendaraan yang ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Pressure bodi Mataram Proto V5
Gambar 6 dapat dilihat bahwa tekanan terbesar pada Mataram Proto V5 terdapat pada bagian depan kendaraan dan belakang kendaraan dibagian roda ditunjukkan dengan warna merah,
Selanjutnya  adalah  aliran  streamline  disekitar  bodi  kendaraan  yang  ditunjukkan Gambar 10.
Gambar 10. Streamline bodi Mataram Proto V5
Gambar 10 menunjukkan Streamline pada  Mataram  Proto V5 dapat  dilihat bagian atas  dan  bawah  aliran  streamline  nya  lebih  terhambat  dan  pada  bagian  depan  terlihat alirannya lebih streamline.

## KESIMPULAN
Pada perancangan bodi mobil Mataram Proto sebelumnya di dapatkan hasil koefisien drag 0.233 dan koefisien lift 0.1887 dan dari pengujian bodi mobil Mataram Proto V5 ini didapatkan  hasil  koefisien  drag  0.47  dan  koefisien  lift  9.95.  Dari  hasil  pengujian  ini menunjukan  bahwa  bodi  mobil  Mataram  Proto  sebelumnya  memiliki  tingkat  aerodinamis yang lebih baik dikarenakan perbedaan input variabel kecepatan udara yang berbeda, dimana kecepatan  udara  pada  bodi  mobil  Mataram  Proto  sebelumnya  sebesar  40  (km/jam)  dan kecepatan udara pada bodi Mataram Proto V5 sebesar 45 (km/jam).

## DAFTAR PUSTAKA
Anderson  Jr,  John  D.2001.  “ Fundamentals  of  Aerodynamics ,”  3rd  Edition,  McGraw-Hill Higher Education, Florida.
Andre Budhi Hendrawan, M.T , Nur Aidi Ariyanto, M.T., 2020, “Rancang Bangun Mesin CNC  Router  3  AXIS  Berbantu  Perangkat  Lunak  Autodesk  Inventor  2015 ”,  Journal Mechanical Engineering, Vol 9, No 2, hlm 31-37.
Muh Jufri, dkk, 2018, “ Analisis Koefisien Aerodinamis Pada Mobil Hemat Energi Genetro Suryo Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang” Jurnal Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA). No 04 2018, hlm  104-108
Munson, dkk., 2002 “Fundamentals of Fluid Mechanics,” Sixth Edition. New York.
Prihadnyana, Y., Gede Widayana, S. T., & Dantes, K. R. (2017). “Analisis Aerodinamika Pada  Permukaan  Bodi  Kendaraan  Mobil  Listrik  Gaski  (Ganesha  Sakti)  Dengan Perangkat Lunak Ansys 14.5. ” Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha.
Togar  Daniel  H.,  2018, “Simulasi  aerodinamika  pada  mobil  listrik  NOGOGENI  dengan menggunakan  software  ansys  fluent.” Tugas  akhir  Teknik  mesin,  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.