## ANALISIS CFD PENYEMPURNAAN PENGGUNAAN PENGARAH ANGIN TERHADAP PENGURANGAN GAYA DRAG PADA MOBIL BARANG BAK TERTUTUP

## CFD ANALYSIS TO IMPROVEMENT THE USE OF WIND DIRECTORS ON BOX TRUCK FOR DRAG REDUCTION

## Shova Alfian*
Program Studi Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Nasional Bandung shovaalfian@gmail.com

## I. P ENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kemajuan  teknologi  dan  peralihan  penggunaaan sumber  energi  sesuai  target  pada  rencana  Umum  Energi Nasional  (RUEN)  yaitu  penggunaan  Energi  Baru Terbarukan  (EBT)  pada  tahun  2025  dan  2050  masing masing  sebesar  23%  dan  31%  dari  total  kebutuhan  energi nasional  (Republik  Indonesia,  2017)  [1].  Membuat  para produsen  otomotif  menciptakan  berbagai  macam  model, terutama pada inovasi bodi kendaraan untuk meningkatkan efisiensi.  Selain  mobil  baru,  mobil  yang  sudah  beroperasi juga  dituntut  untuk  meningkatkan  efisiensi  melalui
aerodinamika.  Sesuai  pada  Peraturan  Pemerintah  No.  55 tahun  2012  tentang  Kendaraan  yang  salah  satu  isinya mewajibkan kendaraan menggunakan pengarah angin.
Pengarah  angin  sangat  mempengaruhi  aerodinamika kendaraan,  karena  aerodinamika  merupakan  salah  satu faktor  yang  dapat  meningkatkan  efisiensi  konsumsi  bahan bakar. Semakin kecil koefisien drag maka semakin efisien kendaraan tersebut. Oleh karena itu diperlukan perhitungan gaya-gaya yang akan terjadi pada kendaraan dan desain yang teliti pada saat perancangan pengarah angin. Aerodinamika kendaraan mempengaruhi beberapa kondisi antara lain: gaya tahanan udara ( drag ), gaya angkat ( lift ), dan gaya samping

## I N F O  A R T I K E L
Diterima: 01 September 2022 Direvisi:  03 Desember 2022 Disetujui: 16 Desember 2022
Kata Kunci:
Aerodinamika, Drag, CFD
Keywords: Aerodynamics, Drag, CFD

## A B S T R A K
Aerodinamika  merupakan  salah  satu  faktor  yang  dapat  meningkatkan  efisiensi  konsumsi bahan  bakar.  Semakin  kecil  koefisien drag maka  semakin  efisien  kendaraan  tersebut. Kondisi  saat  ini  masih  banyak  ditemukan  penggunaan/pemasangan  pengarah  angin  tanpa memperhitungkan  fungsi  dan  manfaatnya  serta  masih  belum  ada  regulasi  yang  mengatur secara  detail  dalam  menggunakan  pengarah  angin.  Maka  perlu  dilakukan  penelitian  ini dengan  tujuan mengetahui  manfaat  penggunaan  pengarah  angin  yang  tepat  agar  dapat menurunkan  nilai  koefisien drag serta  diharapkan  penelitian  ini  bisa  diterapkan  dalam penggunaan pengarah angin. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan tiga jenis model pada  kecepatan  terendah  20  km/jam  dan  tertinggi  80  km/jam.  Hasil  simulasi  pada  truk dengan mobel pengarah angin lebih rendah 40 cm, truk dengan pengarah angin atas dan truk full pengarah angin menggunakan perangkat lunak ansys workbench, menunjukkan bahwa truk full pengarah angin memiliki nilai Cd paling kecil. Terjadi penurunan nilai cd dari model truk pengarah angin lebih rendah 40 cm ke model truk full pengarah angin. Namun untuk menunjukkan hasil yang lebih akurat, perlu dilakukan uji jalan serta aliran fluida dialirkan dari empat sisi.

## A B S T R A C T
Aerodynamics is one of the factors that can increase the efficiency of fuel consumption. The smaller the drag coefficient, the more efficient the vehicle. The current condition is that there are still many uses/installations of wind guides without taking into account the functions and benefits and there is still no regulation that regulates in detail the use of wind guides. So it is necessary to do this research with the aim of knowing the benefits of using the right wind guide in order to reduce the value of the drag coefficient and it is hoped that this research can be applied in the use of a wind guide. This research was conducted using three types of models  at  the  lowest  speed  of  20  km/hour  and  the  highest  speed  of  80  km/hour.  The simulation results on trucks with 40 cm lower wind guides, trucks with upper wind guides and trucks with full wind guides using ansys workbench software, show that full wind driven trucks have the smallest Cd value. There was a decrease in the value of the cd from the 40 cm lower wind-directed truck model to the full wind-directed truck model. However, to show more accurate results, it is necessary to conduct a road test and flow of fluid from four sides.
* Corresponding author : shovaalfian@gmail.com
( side  force ),  serta  momen  tukik/angguk  ( bounching )  dan momen guling ( rolling ) [2].
Kondisi  saat  ini  masih  banyak  ditemukan penggunaan/pemasangan pengarah angin tanpa memperhitungkan fungsi dan manfaatnya serta masih belum ada  regulasi  yang  mengatur  secara  detail  dalam menggunakan pengarah angin. Gambar 1 merupakan salah satu  contoh  penggunaan  pengarah  angin  yang  belum maksimal.
Gambar 1. Truk dengan pengarah angin yang belum maksimal.
Tujuan yang melatar belakangi penelitian ini antara lain mengetahui tentang penggunaan pengarah angin yang tepat agar dapat menurunkan nilai koefisien drag serta diharapkan penelitian ini bisa diterapkan dalam penggunaan pengarah angin.

## B. Tinjauan Pustaka
1.     Aerodinamika
Aerodinamika  mobil  merupakan  suatu  pergerakan fluida  yang  dapat  mempengruhi  pergerakan  dari  mobil tersebut. Secara umum gaya yang terjadi saat mobil berjalan antara  lain  gaya  hambat  ( drag  force), gaya  angkat (lift force), gaya samping (side force). Pada mobil, bagian yang pengaruhnya  sangat  besar  terhadap  gaya  hambat  adalah bagian depan serta bagian atap mobil. Karena pada bagian tersebut  merupakan  bagian  yang  mengalirkan  udara  dari depan sampai ke belakang. Diperkirakan aerodinamika pada mobil  yang  lebih  efektif  sekitar  3-4%  untuk  menghemat bahan bakar serta 10% untuk mengurangi drag [3] .
Diharapkan  melalui  studi computational  fluid dynamics (CFD) dapat menggambarkan dengan tepat pola aliran  sesuai  dengan  hasil  eksperimen.  Metode  CFD  telah dilakukan pengujian untuk membuktikan bahwa metode ini biasa  digunakan  dalam  pendekatan  untuk  menyelesaikan masalah.  Simulasi  menggunakan  komputer  dapat menghemat waktu dan biaya [4].
Mengoptimalkan  aerodinamika  pada  mobil  melalui penelitian simulasi secara numerik. Untuk mengurangi gaya hambat  pada  mobil  dapat  dilakukan  dengan  cara  yaitu mengurangi  area  yang  dapat  terjadi flow separation  dan stagnasi aliran pada bagian mobil. Ada empat yang menjadi
sumber utama habatan aliran dapat dilihat pada Gambar 2, yaitu roda dan bagian bawah mobil, bagian belakang, celah antara traktor dan trailer, serta pemisahan bagian depan [5].\
Gambar 2. (a) Sumber utama hambatan pada truk, (b) Pemisahan pilar-A dan efek aktuasi [5] .

## C. Persamaan Dasar Dinamika Fluida pada CFD
Persamaan  dasar  yang  digunakan  pada  CFD antara  lain  persamaan  energi,  momentum  serta kontinuitas.  Ketiga  persamaan  tersebut  merupakan lanjutan  dari  prinsip  dasar  fisika  yaitu,  hukum kekekalan massa, hukum newton dan hokum kekekalan energi. Dalam menentukan dasar gerak fluida langkah- langkah  yang  dilakukan  antara  lain  memilih  prinsip dasar akan digunakan kemudian menerapkannya dalam pemodelan di simulasi [6].
D. Aliran Eksternal
Aliran ini adalah aliran yang melintasi kontur bodi dan berada pada aliran fluida tanpa memiliki batasan. Aliran  ini  juga  tidak  dibatasi  oleh  permukaan  benda tetapi seakan-akan permukaan benda yang dibatasi oleh aliran fluida tersebut. Beberapa fenomena yang muncul akibat adanya aliran fluida yang bersinggungan dengan permukaan benda antara lain [7]:
a. Boundary layer
Boundary  layer adalah  lapisan  tipis  pada permukaan padat yang terletak dekat permukaan kontur yang  kecepatannya  tidak  seragam  karena  tegangan geser yang diakibatkan oleh viskositas.
b. Aliran nonviscous dan viscos Aliran nonviscous merupakan  aliran  yang memiliki  gradien  kecepatan  atau  tegangan  gesernya mendekati nol. Sedangkan aliran viscous adalah aliran yang  pengaruh  dari  viskositanya  akan  mengikuti tegangan geser antara partikel fluida dengan permukaan padat yang dilaluinya.
c. Separasi aliran
Separasi aliran adalah peristiwa yang terjadi pada boundary  layer .  Hal  ini  akan  mengakibatkan  aliran berbalik arah. Proses munculnya separasi aliran adalah karena  aliran  fluida  yang  bergesekan  secara  terus menerus  dan  mengakibatkan  perubahan  gaya  gesek, yang  akan  mengakibatkan  berkurangnya  momentum aliran sampai dimana momentum berpisah terpisah dari permukaan benda.
d. Gelembung separasi
Separasi jenis ini adalah separasi yang menyentuh kembali  fluida  yang  telah  terseparasi  ke  permukaan bodi.  Separasi  ini  dimulai  dari  terpisahnya boundary
layer  laminar dari  permukaan  bodi  kemudian  fluida yang  terseparasi  terdorong  lagi  oleh free  stream dan memaksa kembali bersentuhan dengan permukaan bodi.

## E. Gaya Hambat
Gaya  hambat  ( drag )  adalah  gaya  yang  bekerja berlawanan arah dengan arah pergerakan kendaraan dan bekerja  pada  arah  horizontal  dari  kendaraan.  Desain dari kendaraan sangat mempengaruhi gaya hambat pada kendaraan  tersebut  dan  juga  sangat  menentukan  nilai perfomansi  aerodinamika.  Setiap  jenis  kendaraan memiliki perbedaan nilai gaya hambat. Tegangan geser pada permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida akan  menyebabkan skin  friction  drag .  Hal  ini  terjadi karena  adanya  gesekan viskos pada  lapisan  batas (boundary layer) . Tahanan ini sangat dipengaruhi oleh tingkat kehalusan sebuah permukaan. Sedangkan akibat dari tekanan pada benda yang bergerak melewati fluida adalah friction  drag .  Salah  satu  fungsi pressure  drag adalah  untuk  mendefinisikan drag yang  terjadi  pada benda  yang  diakibatkan  oleh  tahanan  terhadap  fluida, dapat dilihat pada Gambar 3 [2].
Gambar 3. Pengaruh kecepatan terhadap total drag [2] .
Luas area (frontal area) juga sangat mempengaruhi besarnya  nilai  gaya  hambat,  semakin  besar  luas  area maka semakin besar juga gaya hambat yang dihasilkan, atau sebaliknya [2].
Berikut adalah persamaan dari gaya hambat:
𝐹 ! = " # 𝐶 ! 𝜌𝑉 # 𝐴 (1)
Dimana : 𝐹 ! : Gaya hambat (Newton) 𝐶 ! : Koefisien drag 𝜌 : Massa jenis udara (kg/m3) 𝑉 : Kecepatan (m/s) 𝐴 : Luas frontal area (m)
F. Computational Fluid Dynamics (CFD)
Computation fluid dynamics adalah salah satu dari cara  menggunakan  perangkat  komputer  untuk menghasilkan  informasi  atau  karakterisitik  tentang aliran fluida. Cara ini dihasilkan dari menggabungkan berbagai ilmu, antara lain matematika, ilmu computer, teknik dan fisika. Ilmu-ilmu tersebut digunakan sebagai dasar  pemodelan  dan  proses  dalam  simulasi  aliran fluida.  Prinsip  penggunaannya  adalah  dengan  metode perhitungan  khususnya  pada  fluida.  Sebuah  dimensi, luas dan volume melalui metode komputasi komputer dapat diilakukan perhitungan pada tiap-tiap elemenya.
Dasar dari konsep ini telah banyak digunakan pada industri  desain  dunia.  Hal  ini  dikarenakan  metode  ini dapat mengurangi biaya eksperimen, waktu eksperimen dan desain engineering tahap yang dilakukan menjadi lebih  singkat.  Beberapa  hal  lain  yang  menjadi  dasar penggunaan CFD adalah pemahaman dalam memahmai aliran  fluida  dari  hasil  simulasi  berupa  grafik,  vetor, kontur bahkan animasi [8].
G. Kebaruan Penelitian Sudah  banyak  penelitian  terdahulu  terkait  pengarah angin.  Namun  belum  ada  penelitian  yang  sesuai  dengan kondisi dilapangan khususnya yang beroperasi di Indonesia. Berikut  tabel  perbandingan  beberapa  penelitian  terdahulu dengan penelitian yang akan dilakukan.
1) Penelitian Terdahulu
a. Penelitian  Kim,  J.  J.,  dkk  dari  Pohang University  of Science and Technology pada tahun 2017 dengan judul Bio-inspired  cab-roof  fairing  of  heavy  vehicles  for enhancing drag reduction and driving stability . Aspek yang  dikaji Desain  Cab-roof  fairing (CRF)  dengan meniru  bentuk  tubuh  depan  luar  singa  laut  pada kendaraan 15 ton dan 5 ton menggunakan metode uji terowongan  angin  yang  dilengkapi  sistem  pengukur hambatan [9];
b. Penelitian McTavish dan McAuliffe pada 2021 dengan judul Improved aerodynamic fuel savings predictions for  heavy-duty  vehicles  using  route-specific  wind simulations. Aspek yang dikaji simulasi menggunakan model  pada  traktor  dan  trailer  dengan  teknologi pengurang  hambatan,  traktor  dan  trailer  dengan  bak muatan  sesuai  ketinggian,  traktor  dan  trailer  dengan ketinggan bak muatan setengah serta traktor dan trailer tanpa  bak  muatan.  Menggunakan  metode  Pengujian terowongan angin dengan tambahan perangkat lunak HDV ( heavy duty vehicles) [10] ;
c. Penelitian  oleh  Wahyudi  dkk  dari  Universitas  PGRI Banyuwangi pada tahun 2014 dengan judul Pengaruh Bentuk  Pengarah  Angin  ( Deflector )  Terhadap Karakteristik Aerodinamis Kendaraan Niaga ( Truck ).
Aspek yang dikaji Pengaruh Bentuk Pengarah Angin ( Deflector )  Terhadap  Karakteristik  Aerodinamis
B
Kendaraan Niaga tanpa deflektor dan dengan 3 variasi deflektor yaitu Cekung Datar Cembung.
Menggunakan  metode  Pengujian  dilakukan  di terowongan angin berukuran penampang 40 cm x 40 cm dengan panjang 300 cm. Dengan kecepatan angin yang  divariasikan  oleh  kipas  angin  sebesar  1,9;  2,31 dan 3,23  m/dt [11].
2) Kebaruan Penelitian
a. Perbedaan dari penelitian Kim, J. J., dkk aspek yang akan  dikaji  pengarah  angin  tidak  berbentuk  tubuh bagian depan singa laut dan menambahkan pengarah angin di sisi kabin, terdapat perbedaan dimensi antara kabin dengan bak muatan, pengujian dilakukan pada kecepatan  80  km/jam,  60  km/jam,  40  km/jam,  20 km/jam  serta  disimulasikan  menggunakan  perangkat lunak ansys workbench;
b. Perbedaan  dari  penelitian  McTavish  dan  McAuliffe, aspek yang dikaji truk yang diuji tidak memiliki kap mesin  dibagian  depan,  menutup  celah  antara  kabin dengan bak muatan, terdapat perbedaan dimensi antara kabin dengan bak muatan, Pengujian dilakukan pada kecepatan  80  km/jam,  60  km/jam,  40  km/jam,  20 km/jam  serta  disimulasikan  menggunakan  perangkat lunak ansys workbench;
c. Perbedaan  dari  penelitian  Wahyudi  dkk  dari Universitas  PGRI  Banyuwangi,  aspek  yang  dikaji tinggi pengarah angin sama dengan tinggi bak muatan, penambahan  pengarah  angin  pada  bagian  sisi  kabin, terdapat  perbedaan  dimensi  antara  kabin  dengan  bak muatan,  pengujian  dilakukan  pada  kecepatan  80 km/jam,  60  km/jam,  40  km/jam,  20  km/jam  serta disimulasikan  menggunakan  perangkat  lunak ansys workbench .

## II. M ETODE P ENELITIAN
Metodologi  yang  digunakan  untuk  mencapai  tujuan dari  penelitian  ini  yaitu  melakukan  simulasi  sistem menggunakan Software  ANSYS  Workbench untuk mengetahui  dinamika  fluida  pada  kendaraan  serta perhitungan matematika. Langkah-langkah dalam penelitian ini yaitu: Langkah I : penentuan bentuk pengarah angin dan jenis kendaraan sesuai dengan kondisi dilapangan. Langkah II : pemodelan kendaraan tanpa dan dengan pengarah angin sesuai  dengan  rencana  simulasi  menggunakan solidwork. Langkah  III  :  pegujian  menggunakan ansys  workbench dengan ketentuan hanya fluida yang bergerak sesuai dengan rencana  kecepatan  dan  kendaraan  tetap  diam.  Output  dari ansys workbench berupa nilai dari pressure contour, velocity vector dan koefisien drag.

## A. Alur Penelitian
Alur proses dan tahapan dari penelitian ini seperti pada Gambar  4.  Tahapan  penelitian  diawali  dari  perumusan masalah  yang  terdiri  dari  kondisi  kendaraan  dilapangan
beserta  kajian  terhadap  penelitian  yang  pernah  dilakukan sebelumnya. Selanjutnya pemodelan kendaraan kemudian di import  ke ansys  workbench. Tahapan  selanjutnya  adalah simulasi, pengambilan data hasil simulasi, analisis data serta pengambilan kesimpula

## B. Pemodelan simulasi
Bentuk/model dari kendaraan yang akan disimulasikan pada penelitian ini mengikuti kondisi kendaraan dilapangan dengan  pengarah  angin  yang  kurang  maksimal.  Dengan parameter  sebagai  berikut:  pertama  disimulasikan  pada kecepatan 20, 40, 60, 80 km/jam, memiliki perbedaan lebar antara bak muatan dengan kabin sebesar 30 cm pada bagian kiri dan kanan serta hanya menggunakan bentuk pengarah angin cembung.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Gambar 4. Diagram alur penelitian.

## A. Dimensi Kendaraan
Pembuatan  desain  truk  menggunakan software solidwork. Dengan  dimensi  dari  truk  dapat  dilihat  pada Tabel 1.
T ABEL 1. D IMENSI TRUK YANG AKAN DISIMULASIKAN . No. Parameter Ukuran (mm) 1 Lebar 2500 2 Panjang 12000 3 Tinggi 3790 4 Julur Depan 1280 5 Julur Belakang 3540 6 Jarak Sumbu I-II 5830 7 Jarak Sumbu II-III 1350
B. Batasan-batasan Simulasi
Batasan-batasan  dalam  simulasi  ini  bertujuan  untuk menggambarkan  kondisi  objek  simulasi  yang mendekati  kondisi  sebenarnya.  Data-data  dalam batasan  berdasarkan  informasi  data  yang  sudah ditentukan  maupun  data  yang  diasumsikan.  Berikut batasan-batasan  yang  digunakan  pada  simulasi  ini dapat dilihat Tabel 2:
T ABEL 2 B ATASAN - BATASAN SIMULASI No Menu Keterangan 1 Size mesh Body of influrnce 0,1 / truk 0,03 2 Domain body Tinggi (2xP truk) panjang (7x P truk [12] 3 Geometri Full fluida 4 Aliran Steady 5 Viscous SST ( shear stress transport ) 6 Kecepatan udara Sama dengan kecepatan pada inlet 7 Outlet Tidak ada tekanan 8 Frontal area 8,8186 m 2 9 Temperatur Konstan 10 Densitas 1,225kg/m 3 11 Hasil simulasi Gaya drag dan koefisien drag 12 Metode Simple 13 Simulasi Dimulai dari input 14 Iterasi 250

## C. Hasil Simulasi
Dari simulasi ini akan diketahui beberapa kondisi yaitu pressure  contour,  velocity  vector dan  koefisien drag . Sehingga dapat menjadi bahan analisa terhadap peningkatan efisiensi  penggunaan  bahan  bakar.  Berikut  hasil  dari simulasi yang dilakukan.
1. Pressure contour
Dari  hasil  simulasi  dapat  dilihat  penurunan pressure contour dari  truk  tanpa  pengarah  angin  yang  semakin mengecil jika truk tersebut menambahkan pengarah angin. Pressure contour berfungsi untuk menunjukkan bagian bodi truk  yang  mendapatkan  tekanan  paling  tinggi  dan  paling rendah dari aliran fluida dapat dilihat pada Tabel 3.
T ABEL 3. R ANGKUMAN PRESSURE CONTOUR HASIL SIMULASI . No Bentuk Truk Kecepatan Pressure Contour (Pa) Maksimal Minimal 1. Pengarah angin - 40 cm tinggi total 20 km/jam 2.017e+01 -5.740e+01 40 km/jam 7.017e+01 -2.251e+02 60 km/jam 1.808e+02 -5.380e+02 80 km/jam 3.179e+02 -9.712e+02 2. Pengarah angin atas 20 km/jam 1.973e+01 -1.036e+02 40 km/jam 8.157e+01 -4.318e+02 60 km/jam 1.798e+02 -9.976e+02 80 km/jam 3.285e+02 -1.678e+03 3. Full pengarah angin 20 km/jam 1.940e+01 -7.375e+01 40 km/jam 7.778e+01 -3.005e+02 60 km/jam 1.748e+02 -7.023e+02 80 km/jam 3.110e+02 -1.197e+03
Sesuai dengan Tabel 3 pressure contour menunjukkan hasil simulasi pada kecepatan 80 km/jam truk dengan full pengarah  angin  memiliki  nilai pressure  contour maksimal sebesar 3.110e+02 Pa, sedangkan truk pengarah angin lebih rendah 40 cm sebesar 3.179e+02 Pa, hal ini dikarenakan truk full pengarah angin dapat membelokkan aliran fluida sesuai dengan bentuk dari truk tersebut. Truk yang menggunakan pengarah  angin  memiliki  koefisien drag lebih  kecil dibandingkan truk tanpa pengarah angin [8], karena desain pengarah angin yang dapat mengurangi perbedaan lebar dan ketinggian antara kabin dengan bak tertutup dapat menjadi media  untuk  aliran  fluida  melintasi  truk  tanpa  mengalami perubahan kecepatan yang besar. Begitupula pada simulasi truk di kecepatan 20, 40, 60 km/jam.
2. Velocity vector
Salah  satu  fungsi  dari velocity  vector adalah  untuk mengetahui  kondisi  aliran  fluida  disekitar  truk.  Dari  hasil simulasi  yang  dirangkum  pada  tabel  4,  aliran  fluida  yang melintasi  truk  dimulai  dari  depan  truk  dengan  pengarah angin  lebih  rendah  40  cm,  terlihat  dengan  jelas  terjadi benturan  antara  fluida  dengan  bodi  kendaraan,  sedangkan pada  kondisi  truk  dengan  menggunakan  pengarah  angin bagian atas hingga menggunakan full pengarah angin, aliran fluida dapat dibelokkan mengikuti kontur dari bodi truk. Hal itu juga dapat dilihat dari bagian belakang truk, truk tanpa pengarah  angin  memiliki  daerah wake yang  lebih  luas dibandingkan  dengan  model  truk  lainnya.  Daerah wake muncul  karena  akibat  dari  aliran  fluida  yang  tidak  dapat mengikuti  bentuk  bodi  kendaraan.  Daerah  ini  memiliki tekanan yang rendah. Wake merupakan akibat dari separasi boundary  layer dibelakang  bodi  yang  memiliki  tekanan rendah dimana momentum alirannya tidak mencukupi [7]. Nilai velocity vector dapat dilihat di Tabel 4.
T ABEL 4.
V ELOCITY VECTOR HASIL SIMULASI
No Bentuk Truk Kecepatan Velocity Vector (m/s) Maksimal  Maksimal 1. Pengarah angin - 40 cm tinggi total 20 km/jam 9.507e+00 0 40 km/jam 1.899e+01 0 60 km/jam 2.907e+01 0 80 km/jam 3.888e+01 0 2. Pengarah Angin Atas 20 km/jam 1.181e+01 0 40 km/jam 2.410e+01 0 60 km/jam 3.658e+01 0 80 km/jam 4.785e+01 0 3. Full Pengarah Angin 20 km/jam 1.040e+01 0 40 km/jam 2.105e+01 0 60 km/jam 3.203e+01 0 80 km/jam 4.212e+01 0 3. Koefisien drag
Koefisien drag yang  dihasilkan  pada  setiap  kondisi bergantung  tehadap  beberapa  variable  yaitu,  gaya drag ,  kecepatan  fluida,  luas frontal dan densitas . Setiap  mendesain  kendaraan,  koefisien drag merupakan  salah  satu  faktor  yang  diperhitungkan karena  akan  mempengaruhi  peforma  kendaraan tersebut. Hasil dari simulasi dapat dilihat pada Tabel 5.
T ABEL 5.

## K OEFISIEN DRAG HASIL SIMULASI
No Bentuk Truk Kecepatan Gaya Drag (N) Koefisien Drag 1. Pengarah angin - 40 cm tinggi total 20 km/jam 110.30 0.6630 40 km/jam 438.27 0.6573 60 km/jam 1019.09 0.6797 80 km/jam 1729.57 0.6485 2. Pengarah Angin Atas 20 km/jam 79.57 0.4782 40 km/jam 327.85 0.4917 60 km/jam 730.58 0.4873 80 km/jam 1321.22 0.4954 3. Full Pengarah Angin 20 km/jam 72.33 0.4347 40 km/jam 289.58 0.4343 60 km/jam 664.72 0.4433 80 km/jam 1192.36 0.4471
Dari  hasil  simulasi  menggunakan  CAD Ansys Workbench untuk truk semua model pada simulasi kecepatan 20, 40, 60 dan  80  km/jam  dapat  disimpulkan  bahwa  penggunaan pengarah angin akan menurunkan gaya drag dan koefisien drag. Serta  kendaraan  dengan  pengarah  angin  lebih aerodinamis dibandingkan kendaraan tanpa pengarah angin [8].
4. Analisa tekanan
Pada  hasil  simulasi  yang  dilakukan  menunjukkan perbedaan  warna.  Terdapat  beberapa  warna  dimulai  dari warna yang menunjukkan tekanan terbesar sampai terkecil.
Warna  tersebut  dimulai  dari  merah, orange, kuning,  hijau muda, hijau tua, biru muda dan biru tua.
a. Truk dengan pengarah angin lebih rendah 40 cm dari tinggi total
Gambar 5. Pressure countur truk dengan pengarah angin lebih rendah 40 cm pada kecepatan 20 km/jam.
Hasil  simulasi  yang  terlihat  pada  Gambar  6 menunjukkan pada saat fluida melintasi bagian depan kabin, fluida  gagal  mengikuti  bentuk  bodi  dengan  baik  hal  ini ditandai  dengan  nilai pressure yang  tinggi  sebesar  19  Pa. Setelah melintasi bagian depan kabin, fluida menuju bagian pengarah  angin,  fluida  berhasil  mengikuti  bentuk  bodi,  di daerah ini nilai pressure turun paling rendah sebesar -8 Pa. Pressure kembali naik saat melintasi bagian depan atas box. Hal ini terjadi karena bagian ini memiliki bentuk yang tidak melandai, pada daerah ini nilai pressure naik menjadi 20 Pa. Gelembung  separasi  terjadi  pada  bagian  atas  depan  box. Yang diakibatkan oleh fluida yang gagal mengikuti bagian depan atas box dipaksa kembali mengikuti bentuk bodi oleh free stream nilai pressure pada daerah ini sebesar -13.5 Pa. Nilai pressure kembali  naik  hingga  -4  Pa  pada  bagian belakang  truk.  Bagian  yang  menjadi  daerah  munculnya wake. Sedangkan  pada  bagian  sisi  truk, pressure terbesar terjadi pada bagain depan samping box yaitu sebesar -2.5 Pa. dan pressure terkecil terjadi pada bagian sisi kabin sebesar - 12.5 Pa. Pada simulasi kecepatan 40, 60, 80 km/jam hanya terjadi  perubahan  nilai  terbesar  dan  terkecil.  Hal  ini diakibatkan  oleh  perubahan  kecepatan  fluida  tanpa  diikuti oleh perubahan bentuk bodi.
b. Truk dengan pengarah angin atas
Gambar 6. Pressure Countur truk dengan pengarah angin atas pada kecepatan 20 km/jam.
Dari  hasil  simulasi  sesuai  pada  Gambar  7 menunjukkan  nilai pressure tertinggi  terjadi  pada  bagian depan cabin truk dengan nilai sebesar 19 Pa. Setelah fluida melewati  kabin  truk,  nilai pressure mengalami  penurunan hingga  -2  Pa  pada  bagian  pengarah  angin  atas  depan. Pressure kembali  turun  pada  bagian  atas  pengarah  angin hingga -18 Pa. Kemudian naik kembali pada bagian atas box sebesar – 2.5 Pa. Hingga pada bagian belakang truk sebesar –  4  Pa.  Hal  ini  diakibatkan  fluida  yang  berbenturan  pada bagian depan kabin gagal mengikuti bentuk bodi kemudian berhasil  kembali  mengikuti  bentuk  bodi  setelah  melewati bagian  depan  pengarah  angin  hingga  bagian  atas  box. Sedangkan saat melewati sisi kabin mengalami peningkatan hingga -4 Pa. Kemudian pressure kembali naik pada bagian samping  depan  box  hingga  14  Pa.  Dan  kembali  melandai pada sisi box pada nilai -2.5 Pa. Kondisi diakibatkan fluida gagal  mengikuti  bentuk  bodi,  karena  bentuknya  tidak melandai yang mengakibatkan tekanan terbesar pada bagian ini.
Selanjutnya hasil simulasi pada model ini tidak terjadi perubahan countur ,  melainkan  perubahan  nilai pressure yang  semakin  tinggi  dan  semakin  mengecil  karena bertambah  besar  tekanan  yang  diakibatkan  meningkatnya kecepatan dari fluida.
c. Truk full pengarah angin
Gambar 7. Pressure countur truk full angin pada kecepatan
20 km/jam.
Gambar 8 merupakan kondisi pressure countor hasil dari  simulasi.  Truk  dengan  model  ini  memiliki  sedikit kemiripan  dengan  jenis  truk  pengarah  angin  atas.  Hal  ini disebabkan bentuk dari bodi bagian atas kedua model tidak mengalami  perubahan.  Pada  jenis  ini  tekanan  di  bagian depan kabin sebesar 19 Pa, pada bagian depan kabin tengah kaca ke atas sebesar 15 Pa. Sedangkan pada bagian pengarah angin sebesar 8 Pa. Untuk bagian atas box sebesar – 2 Pa dan terakhir bagian belakang truk sebesar -3 Pa. Hasil simulasi pada sisi truk  menunjukkan bahwa fluida sedikit mengalami benturan yaitu pada bagian pengarah angin samping dengan nilai  sebesar  -1.5  Pa  hal  ini  mengalami  peningkatan  dari bagian sisi kabin sebesar – 11 Pa dikarenakan pada bagian sisi kabin terjadi gelembung separasi yang ditimbulkan efek dari bentuk bagian depan kabin. Separasi adalah terpisahnya
aliran  fluida  dari  permukaan  bodi  yang  diawali  gesekan secara  menerus  pada  fluida  [7].  Fluida  kembali  mengikuti bodi pada  awal  bagian  pengarah  angin  samping  sehingga pada  bagian  ini  tekanannya  mengalami  peningkatan. Sedangkan pada sisi box tekanan sebesar -3 Pa, pada bagian ini  fluida  kembali  dapat  mengikuti  bentuk  dari  bodi  truk hingga akhir dari truk.
Hasil  simulasi  dengan  model  ini  pada  kecepatan berikutnya hanya menunjukkan meningkat dan menurunnya nilai dari tekanan.

## 5. Analisa aliran fluida
Hasil dari simulasi dapat dilihat pada gambar 9, 10, 11 dan 12. Pada masing-masing gambar menunjukkan masing2 kondisi aliran. Point 1 menunjukkan streamline diatas truk, point  2  menunjukkan boundary  layer dan  point  3 menunjukkan area wake.
Gambar 8. Tampak samping aliran fluida di sisi atas dan bawah pada truk pengarah angin lebih rendah 40 cm .
Gambar 9. Tampak samping aliran fluida di sisi kiri truk pengarah angin lebih rendah 40 cm .
Pada Gambar 9 dan 10 menunjukkan aliran fluida pada truk pengarah angin lebih rendah 40 cm, terlihat aliran fluida mengalir tidak beraturan disekitar truk. Hal ini menunjukkan bahwa  truk  dengan  model  ini  kurang  mampu  membuat fluida  mengalir  dengan  baik.  Bagian  truk  yang  membuat fluida bergerak tidak beraturan adalah bagian atas kabin dan box atas depan. Bagian ini memecah fluida untuk bergerak ke atas dan kebawah truk. Serta sebagian fluida yang masuk ke celah antara kabin dan box.
Sedangkan  pada  model  truk  dengan  pengarah  angin atas, aliran fluida lebih teratur tetapi dibandingkan dengan truk full pengarah angin, truk pengarah angin atas memiliki daerah wake yang lebih luas. Kondisi fluida yang melintasi truk model ini dapat dilihat di Gambar 11 dan Gambar 12.
Gambar 10. Aliran fluida pada truk dengan pengarah angin atas.
Gambar 11. Aliran fluida pada truk dengan full pengarah angin.
Truk dengan full pengarah angin dapat dengan mudah merubah pergerakan udara untuk mengikuti bentuk dari bodi truk.  Sedangkan  pada  truk  pengarah  angin  lebih  rendah 40 cm ditemukan banyak titik benturan dengan aliran udara karena aliran udara tersebut kesulitan melewati bagian kabin dan box sisi depan. Hal ini terjadi karena bentuk dari kabin dan  box  bagian  depan  kurang  aerodinamis  serta  pengarah angin  yang  tidak  sama  tinggi  dengan  box  menyebabkan aliran  udara  terputus  dalam  mengikuti  kontur  bodi.  Pada gambar velocity  vactor diatas,  warna  biru  menunjukkan daerah wake .  Semakin  besar  daerah wake maka  semakin banyak  udara  yang  gagal  mengikuti  kontur  bodi  truk. Semakin  besar  pula  nilai  koefisien drag. [13] Jika  daerah wake dapat  dikurangi,  maka drag juga  akan  berkurang. Semakin  aerodinamis  kendaraan  maka  semakin  sedikit daerah wake .

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  simulasi  menggunakan  perangkat lunak ansys workbench pada kecepatan truk 20, 40, 60, 80 km/jam dengan model pengarah angin lebih rendah 40 cm memiliki nilai gaya drag 110.30 N, 438.27 N, 1019.09 N dan 1729.57 N dan nilai gaya drag truk dengan pengarah angin atas  sebesar  79.57  N,  327.85  N,  730.58  N,  1321,22  N sedangkan truk full pengarah angin sebesar 72.33 N, 289.58 N,  664.72  N,  1192,36  N,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa truk  full  pengarah  angin  memiliki  nilai  gaya drag paling kecil. Terjadi penurunan nilai gaya drag sebesar 31 % dari model truk pengarah angin lebih rendah 40 cm ke model truk full pengarah angin. Namun untuk menunjukkan hasil yang lebih  akurat,  perlu  dilakukan  uji  jalan  serta  aliran  fluida dialirkan dari empat sisi.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] A. E. Setyono and B. F. T. Kiono, "Dari energi fosil menuju energi terbarukan: potret kondisi minyak dan gas bumi indonesia tahun 2020 - 2050," Jurnal Energi Baru & Terbarukan, Vol. 2, No. 3, pp. 154-162, 2021.
[2]   A.  Yusuf,  Analisa  aerodinamika  dan  optimasi  body mobil  smart  EV  generasi  tiga  dengan  menggunakan pemodelan CFD tiga dimensi, Surakarta: Universitas Sebelas Maret, 2017.
[3]   A.  Capone  and  G.  P.  Romano,  "Invetigation  on  the effect of horizontal and vertical deflectors on the near- wake  of  a  square-back  car  model," Jurnal  of  Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, vol. 185, pp.
57-64, 2019.
[4]   R. Setiawan, A. R. Putra and V. P. Fahraini, "Simulasi proses  bending  ARM  rear  brake  dengan  variasi
kecepatan  pembebanan  terhadap  stress  material menggunakan ANSYS," Barometer, vol. 5, no. 2, pp. 261-266, 2020.
[5]   G. Minelli, E. A. Hartono, V. Chernoray, L. Hjelm and S. Krajnovic, "Aerodynamic flow conrol for a generic truck  cabin  using  synthetic  jets," Jurnal  of  Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, vol. 168, pp.
81-90, 2017.
[6]   M.  Nawawi,  Analisa  computational  fluid  dynamics (CFD) terhadap pengaru inclining keel pada hambatan dan  kecepatan  kapal  ikan,  Surabaya:  Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2015.
[7]   T.  D.  Hasugian,  Simulasi  aerodinamika  pada  mobil listrik nogogeni dengan menggunakan software ansys fluent,  Surabaya:  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember, 2018.
[8]   M.  Yamin  and  Suhandono,  "Analisis  aerodinamika deflektor  pada  truk  mnggunakan  software  berbasis computional fluid dynamics (CFD)," pp. 1-32, 2014.
[9]   J. J. Kim, J. Hong and S. J. Lee, "Bio-inspired cab- roof  fairing  of  heavy  vehicles  for  enhancing  drag reduction and driving stability," International Journal of Mechanical Sciences, Vols. 131-132, pp. 868-879,
2017.
[10]  S.  McTavish  and  B.  McAuliffe,  "Improved aerodynamic fuel savings predictions for heavy-duty vehicles  using  route-specific  wind  simulations," Journal  of  Wind  Engineering  &  Industrial Aerodynamics, vol. 210, pp. 1-17, 2021.
[11]  Wahyudi,  G.  Rubiono  and  H.  Mujianto,  "Pengaruh bentuk  pengarah  angin  (Deflector)  terhadap karakteristik  aerodinamis  kendaraan  niaga  (Truck)," Jurnal Rotor, vol. 7, no. 1, pp. 1-5, 2014.
[12]  Damjanovic, Darko, Kozak, Drazan, Ivandic, Zeljko, Kokanovic and Mato, "Car design as a new conceptual solution  and  CFD-analysis  in  purpose  of  improving aerodynamics," pp. 1-9, 2015.
[13]  m. a. Kurniawan and A. g. Wailanduw, "Karakteristik aliran  pada  kendaraan  menyerupai  MPV  dengan penambahan rear spoiler," JTM, vol. 3, pp. 261-270, 2014.