Analisa Kinerja Terowongan Angin melalui Simulasi Computational Fluid Dynamics : Studi Kasus Pada Terowongan Angin Subsonik Untuk Alat Pratikum Mekanika Fluida
Widyantoro 1) , R.P. Wahudin 2) ,
¹ Program Studi Teknik Mesin, Universitas Mayasari Bakti, Tasikmalaya, Indonesia
2 Program Studi Teknik Mesin, STT YBSI, Tasikmalaya, Indonesia
Corresponding Author:widyantoro82@gmail.com Article Info

## Abstrak
Available online May 30, 2024 Terowongan angin vital untuk pengembangan teknologi aerodinamika. Desain geometri krusial untuk  akurasi  pengujian  dan  inovasi.  Pembuatan  terowongan  angin  memerlukan  investasi besar  dan  hasilnya  sering  kurang  optimal.  Pengetahuan  tentang  kinerja  terowongan  angin penting  untuk  penyesuaian  desain.  Analisis  kinerja  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan Computational  Fluid  Dynamics  (CFD).  Studi  ini  menggunakan  CFD  dengan  perangkat  lunak Solidworks  untuk  mengoptimalkan  desain  terowongan  angin.  Data  hasil  pengujian,  seperti kecepatan udara pada berbagai putaran kipas, digunakan sebagai input untuk analisis CFD. Hasil simulasi menunjukkan profil kecepatan udara pada berbagai putaran kipas, mulai dari 440 rpm hingga 1026,66 rpm. Pada setiap putaran kipas, profil kecepatan berbeda pada bagian inlet, seksi uji, dan outlet, dengan variasi kecepatan yang signifikan. Pentingnya desain terowongan angin  dalam  konteks  pengembangan  teknologi  aerodinamika  dan  fluida.  Mahasiswa  teknik mesin  dapat  menggunakan  fasilitas  terowongan  angin  untuk  penelitian,  memperdalam pemahaman  tentang  aerodinamika  dan  desain  produk,  serta  berkontribusi  pada pengembangan teknologi terkait.
. Kata kunci : Aerodinamika, CFD, kecepatan, RPM, terowongan angin

## Abstract
Wind tunnels are essential for the development of aerodynamic technology. Geometry design is  crucial  for  testing  accuracy  and  innovation.  Constructing  wind  tunnels  requires  significant investment, and results often fall short. Knowledge of tunnel performance is crucial for design adjustments. Performance analysis can be done using Computational Fluid Dynamics (CFD). This study employs CFD with Solidworks software to optimize wind tunnel design. Test data, such as airspeed at various fan rotations, are used as input for CFD analysis. Simulation results show airflow velocity profiles at different fan speeds, ranging from 440 rpm to 1026.66 rpm. At each fan rotation, velocity profiles differ at the inlet, test section, and outlet, with significant speed variations.  The  importance  of  wind  tunnel  design  in  the  context  of  aerodynamic  and  fluid technology  development  is  emphasized.  Mechanical  engineering  students  can  utilize  wind tunnel facilities for research, deepen their understanding of aerodynamics and product design, and contribute to the development of related technology. development.
Keywords : Aerodynamics, CFD, velocity, RPM, wind tunnel

## .
1. Pendahuluan
Dalam
pengembangan teknologi aerodinamika  dan  fluida,  terowongan  angin  telah menjadi sarana vital untuk menguji dan memahami berbagai fenomena aliran udara. Desain geometri
terowongan angin memegang peran sentral dalam memastikan  akurasi  dan  keandalan  pengujian aerodinamika,  serta  dalam  mendukung  inovasi dalam  berbagai  bidang compatibility  mode , Optimalisasi  desain  geometri  terowongan  angin untuk  peningkatan  karakteristik  aliran  udara
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
merupakan  isu  penting  dalam  berbagai  aplikasi. Terowongan angin juga dapat untuk menguji sudu- sudu  turbin  angin.  Sudu  merupakan  wadah penampung suatu bentuk aliran udara yang dibuat untuk  menghasilkan  gaya  angkat  dan  gaya  untuk mengerakan  generator  [1].  Terowongan  angin merupakan  alat  yang  digunakan  di  dalam penelitian bidang aerodinamika untuk mempelajari pengaruh pergerakan udara melewati benda padat [2].  Terowongan  angin  biasanya  digunakan  untuk mensimulasikan  kondisi  aliran  udara  yang melewati model uji [3]. Terowongan angin sangat penting di sebuah labotarium pada jurusan teknik mesin  [4].  Dalam  skala  kecil,  terowongan  angin sederhana dapat digunakan sebagai alat uji turbin sederhana  dan  alat  bantu  dalam  mempelajari dinamika fluida (5 unj).
Gambar 1. Terowongan angin
Pada gambar 1 merupakan  alat peraga berupa terowongan angin pada Universitas Mayasari Bakti, terowongan  ini  merupakan  terowongan  angin rangkaian  terbuka.  Terowongan  angin    rangkaian terbuka  tidak terjadi sirkulasi aliran  udara  namun aliran udara yang masuk terowongan angin berasal dari  daerah  terbuka  dan  keluar  menuju  daerah terbuka kembali [6]. Keuntungan dari terowongan angin  sirkuit  terbuka  adalah  biaya  konstruksi (kurang  dari  sirkuit  tertutup)  [7].  Kelemahan terowongan  angin  sistem  terbuka  ini  adalah pengujian  sangat  dipengaruhi  kondisi  cuaca  [8]. Pada  terowongan  angin  mempunyai  beberapa bagaian  yaitu  Dalam  kebanyakan  tunnel  angin terdiri dari honeycomb, kontraksi, seksi uji, difuser, dan  fan  [9].  Instrumen  pendukung  lain  untuk pengujian  terowongan  angin  adalah    seperti pengukur kecepatan angin, temperatur dantekanan  merupakan  kelengkapan  yang  wajib ada dalam pengujian terowongan angin. Pengukur kecepatan  angin  pada  sebuah  terowongan  angin berperan  penting  dalam  proses  simulasi  aliran udara  sehingga  mirip  dengan  kondisi  sebenarnya sesuai yang diinginkan (10). Pembelian
Terowongan  angin  yang  mempunyai  spesifikasi yang layak membutuhkan finasial yang cukup besar maka dibuatlah terowongan angin ini namum hasil pembuatan  terowongan  angin  masih  banyak kekurangannya. Dengan mengetahui  Hasil  kinerja tewoongan  angin  ini    memungkinkan  untuk membuat  perubahan  dan  penyesuaian  rancangan guna mendapatkan spesifikasi yang sesuai.
Dengan  berkembangnya  teknologi  yaitu digitalisasi dimana transformasi analisa perhitungan  manual  ke  sistem  komputasi  [11]. Analisa  kinerja  terowongan  angin  mengunakan Analisa  CFD.    CFD  merupakan  keilmuan  dalam simulasi  komputer  bertujuan  untuk  mengetahui pola  aliran  fluida  [12]  Simulasi  pendekatan  CFD dengan  mengunakan  software  Solidworks  [13]. Computational  Fluid  Dynamic  (CFD)  sangat  cocok digunakan  untuk  melakukan  analisa  terhadap sebuah  sistem  yang  rumit  dan  sulit  dipecahkan dengan  perhitungan  manual  [14].  Contoh pengunaan CFD adalah Analisis Aerodinamika Body Mobil  Hemat  Energi  Antawirya  Residual-Sat Dengan  Menggunakan  Metode  Computational Fluid Dynamics [15].
Design  terowongan  angin  sangat  penting karena Terowongan  angin ini bagi program Teknik mesin sangat penting karena digunakan untuk alat bantu  penelitan  dan  memahami  mata  kuliah aerodinamika  seperti  mekanika  fluida,  dan  CFD ( computational  fluid  dynamics )  [4].  Terowongan angin  dapat  digunakan  untuk  menguji  desain produk  seperti  kendaraan,  pesawat,  atau komponen lainnya. Mahasiswa dapat menggunakan  fasilitas  ini  untuk  melakukan penelitian  dan  pengembangan  desain  yang  lebih efisien.
Mahasiswa teknik mesin dapat menggunakan terowongan  angin  untuk  menguji  dan  memahami karakteristik  aerodinamika  dari  berbagai  bentuk dan  desain.  Ini  dapat  membantu  mereka memahami bagaimana gaya aerodinamika mempengaruhi performa suatu objek. Terowongan angin  dapat  digunakan  untuk  mengoptimalkan efisiensi  energi  pada  desain  perangkat  atau kendaraan.  Mahasiswa  dapat  mencari  cara  untuk mengurangi hambatan aerodinamika atau meningkatkan efisiensi bahan bakar
Terowongan angin banyak berkontribusi bagi mahasiswa teknik mesin. Dalam Penelitian Inovatif Mahasiswa dapat berkontribusi dengan melakukan penelitian inovatif dalam bidang aerodinamika dan desain  produk.  Hal  ini  dapat  membawa  dampak positif dalam pengembangan teknologi terkait.Dalam  pengembangan  teknologi  ramah
lingkungan  mahasiswa  dapat  berfokus  pada pengembangan  teknologi  yang  lebih  ramah lingkungan dengan mengoptimalkan desain  untuk mengurangi  konsumsi  energi  atau  emisi..  Dalam pendidikan dan penyuluhan mahasiswa juga dapat berkontribusi  dengan  berbagi  pengetahuan mereka melalui kegiatan pendidikan dan penyuluhan  kepada  rekan  mahasiswa  atau masyarakat  umum  tentang  manfaat  dan  aplikasi terowongan angin dalam rekayasa. Bagi mahasiswa teknik  mesin  dapat  memanfaatkan  terowongan angin sebagai alat yang kuat untuk penelitian dan pengembangan  dalam  bidang  aerodinamika  dan desain produk.

## 2. Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam  pengujian adalah simulasi CFD sistem menggunakan Software solid work untuk mengetahui dinamika fluida pada terowongan  angin.  CFD  bisa  mengoptimalkan sebuah  desain  informasi  hasil  prediksi  kuantitatif yang sangat  akurat dan  hasil kualitatif juga  dapat memunculkan peluang – peluang tak terduga yang bisa  terlewatkan  oleh  analisis  teknik  yang berpengalaman  yang  ada  dari  sebuah  desain tersebut.[2].
Gambar 2. Bagian terowongan angin
Gambar  2  merupakan  demensi  terowongan angin  akan disimulasikan dalam CFD. Terowongan angin  ini dibagi menjadi tiga bagian, yaitu  blower pada entry  section ,  corong,  terowongan  angin  ini terowongan  angin sub  sonic .  Terowongan  angin sub  sonic  adalah  terowongan  yang  mempunyai Bilangan Mach kurang dari 1 M [16]. Untuk Proses pengujian mengunakan 8 kali variasi putaran bilah kipas  yang  diukur  dengan  tachometer  dan mengukur  untuk  megukur  kecepatan  udara mengunakan anemometer yang dipasang pada test section pada terowongan angin [17].

## 3. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Hasil data pengujian No. Putaran kipas (Rpm) V udara (m/s) 1. 440 1,2 2. 2079 5,8 3. 1026,66 3,26 Udara (kg/m 3 ) 1,2 Kekentalan  Kinematik udara (m 2 /s) 1,51 x10 Diameter  test  Section (m 2 ) 0,4
Tabel  1  merupakan  data  hasil  yang  didapat setelah  melakukan  dengan  tachometer  dan mengukur    untuk  megukur  kecepatan  udara mengunakan anemometer yang dipasang pada test section  pada  terowongan  angin  [17].  Data  dari tabel  1.  digunakan  untuk input analisa  CFD mengunakan solid work .
Gambar 3. Profil profil kecepatan pada putaran kipas 440 rpm.
Pada  gambar  3  ditunjukan  profil  kecepatan disaat  putaran  kipas  440  rpm  pada  beberapa bagian  seksi  uji.  Pada  gambar  3  ditunjukan  tiga bagian,  yaitu  inlet,  seksi  uji  dan outlet .  Pada  inlet kecepatan  terbesar  pada  warna  kuning  dengan kecepatan 1,2 m/s  makin ke ujung atas dan bawah kecepatan berkurang dari 1,2 m/s ke 0 m/s. Pada test section  kecepatan terbesar 2,1 m/s     dengan warna  merah        makin  ke  ujung  atas  dan  bawah kecepatan berkurang dari  2,1 m/s ke 1,6 m/s. Pada outlet kecepatan terbesar pada warna merah area warna  merah  berkurang  dratis  dibandingkan dengan warna merah pada area test section namun luas    kecepatan  2,1  m/s  makin  ke  ujung  atas  dan

## Widyantoro, R.P. Wahudin
bwah  kecepatan  berkurang  dari  2,1  m/s  ke  0,15 m/s.
Gambar 4. Profil profil kecepatan pada putaran kipas 440 rpm.
Pada  gambar  4  ditunjukan  profil  kecepatan disaat  putaran  kipas  2079  rpm  pada  beberapa bagian  seksi  uji.  Pada  gambar  4  ditunjukan  tiga bagian, yaitu  inlet, seksi uji dan outlet .  Pada  inlet kecepatan  terbesar  pada  warna  biru  dengan kecepatan 8 m/s  makin ke depan searah sumbu x kecepatan bertambah  dari 8 m/s ke 68 m/s. Pada test  section    kecepatan  terbesar  sekitar  80  m/s dengan  warna  merah.  Pada  lokasi  test  section kecepatan  angin  sekitar  80  m/s.  Pada  outlet kecepatan  berkurang  dari  test  section.  Dari kecepatan  62 m/s ke 43.5 m/s
Gambar 5. Profil profil kecepatan pada putaran kipas 1026,66 rpm.
Pada Gambar 5 ditunjukan profil kecepatan disaat putaran  kipas 1026,66 rpm pada beberapa bagian  seksi  uji.  Pada  gambar  5  ditunjukan  tiga bagian, yaitu  inlet, seksi uji dan outlet .  Pada  inlet kecepatan  terbesar  pada  warna  kuning  dengan kecepatan  10  m/s    makin  ke  arah test  section kecepatan bertambah dari 10 m/s ke 60 m/s. Pada test section  kecepatan terbesar 80 m/s     dengan warna  merah  makin  ke  arah outlet kecepatan berkurang dari 80 m/s ke 40 m/s .pada sisi outlet warna kuning merupakan area terbesar.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  profil  kecepatan  pada  putaran kipas  440  rpm,  2079  rpm  ,  1026,6  rpm,  serta distribusi  kecepatan  di  beberapa  bagian  seksi  uji didapat    menggambarkan  efek  putaran  kipas terhadap  distribusi  kecepatan  dalam  sistem  yang diamati, serta implikasinya terhadap performa dan desain sistem tersebut
peningkatan  putaran  kipas  menyebabkan peningkatan  kecepatan  udara,  dengan  kecepatan tertinggi  terjadi  di  bagian  test  section.  Selain  itu, pola  penurunan  kecepatan  secara  umum  terjadi dari  test  section  ke  outlet  pada  semua  putaran kipas yang diamati. Pola Distribusi Kecepatan pada putaran  kipas  yaitu    pola  distribusi  kecepatan menunjukkan  penurunan  kecepatan  seiring dengan  jarak  dari  titik  tertentu,  baik  pada  bagian atas  maupun  bawah.  Pengaruh  Putaran  Kipas Terhadap  Kecepatan.  Dapat  diamati  bahwa semakin  tinggi  putaran  kipas,  semakin  tinggi  pula kecepatan yang dihasilkan, baik pada inlet maupun test  section.nPutaran  kipas  memiliki  pengaruh signifikan  terhadap  distribusi  kecepatan  udara dalam sistem yang dianalisis. Distribusi kecepatan tersebut  juga  dipengaruhi  oleh  geometri  sistem, seperti inlet dan outlet.

## Daftar Pustaka
[1] U.S.Dharma,  Masherni,  "Pengaruh  Desain Sudu Terhadap Unjuk Kerja Prototype Turbin Angin Vertical Axis Savonius," TURBO, vol. 5, no. 2, pp. 138-148, 2016.
[2] I.M.  Idris,  "Rancang  Bangun  Terowongan Angin (Wind Tunnel) Type Subsonic Dengan Section  Dengan  Test  Section  0,2  X  0,2  M Untuk  alat  Peraga  Mekanika  Fluida," Mechonversio, vol. 2, no. 2, pp. 19-24, 2019.
[3] Erwin,  E.,  Soemardi,  T.  P.,  Surjosatyo,  A., Nugroho, Y. S., Nugraha, K., & Andayani, R. D.,  "Analysis  of  near  wake  recovery  scale model  vawt  hybrid  wind  turbin  in  wind tunnel,"  IOP  Conference  Series:  Materials Science  and  Engineering,  vol.  508,  no.  1, 2019.
[4] F.  X.  M.  F.  Hidayat,  "Rancang  Bangun Terowongan  Angin  Kecepatan  Rendah  Tipe Terbuka Sederhana dengan Smoke
Generator  Sebagai  Visualisasi  Aliran  Udara Untuk  Alat  Pratikum,"  Jurnal  Kajian  Teknik Mesin, vol. 7, no. 2, pp. 63-72, 2022
[5] Stefphanie, C., Rustana, C. E., & Nasbey,  H.
“ Pengembangan  Desain  Terowongan  Angin Serdehana “ . Prosiding  Seminar  Nasional Fisika (E-JOURNAL), pp 347-351, 2014
[6] H.  Purwanto,  S.R.  Andary,  &  H.  Sariono, Pengembangan  Smoke  Wind  Tunnel  Pada Aerodinamika Kendaraan,  Seminar Nasional Hasil Pengabdian  Masyarakat,   pp  337-341, 2020.
[7] Barlow,  J.  B.,  Rae,  W.  H.,  &  Pope,  A.  Low- speed  wind  tunnel  testing.  John  wiley  & sons, 1999.
[8] S,  Hanifah.  Analisis  Distribusi  Kecepatan Aliran  Wind  Tunnel  Type  Terbuka.  Tugas
Akhir D3 Teknik Mesin Universitas Diponogoro 2015.
[9] M.  Agni,  M.  Ramdlan  Kirom,  Hertiana Bethaningtyas . “ Analisis Kinerja Terowongan Angin  Subsonic  Dengan  Mengunakan Contraction  Polinomial  Orde  5 ’’ . e- Proceeding  of  Engineering  Vol.  2, no  3,  pp 7368-7375, 2015.
[10] B. Junaidin, A. Kusumaningrum, W. Prayogih, Y. Reo. Rancang Bangun Pengukur
Kecepatan  Angin  Berbasis  Arduino  untuk
Terowongan  Angin  Low  Subsonic.  AVITEC, Vol. 4, No. 2 , pp 187- 195, 2022.
[11] Nurjawahir,  K.,  Safuan,  &  Alhabshy,  M.  A. Penerapan
Sistem Kuelap Dalam Transformasi  Koperasi  Berbasis  Digital. Cakrawala  Ilmiah,  vol.  1,  no.  12,  pp.  3347-
3354, 2022.
[12] Akmal,  S.,  ZA,  N.,  &  Ishak.  Analisa  Profil Aliran  Fluida  Cair  dan  Pressure  Drop  Pada Pipa  L  Menggunakan  Metode  Simulasi Computational Fluid Dynamic. Jurnal
Teknologi Kimia Unimal, vol 8, no. 1, pp. 97-
108, 2019.
[13] R, Hakim.C.B. Nugroho, Ruzianto. Desain dan Analisa Aerodimanika Dengan menggunakan Pendekatan  CFD  Pada  Model  3D  Untuk Mobil Prototype  “Engku  Putri.  Jurnal Integrasi Vol. 8, No. 1, pp 6-11, 2016.
[14] B,  B,  Mahendra.  Analisis  Computatuonal Fluid  Dynamics  (CFD)  Terhadap  Profil Temperatur  Untuk  Kondensasi  Steam  arah Circumferential  Pada  Pipa  Konsentrik Horisontal  Dengan  aliran  Pendingin  Searah Dalam  Ruang  Anular.  Skripsi  Universitas Muhhamadiyah Yogakarta 2019.
[15] J.  S.  J.  S,  and  M.  T.  S.  Utomo,  "Analisis Aerodinamika  Body  Mobil  Hemat  Energi
Antawirya Residual-Sat Dengan
Menggunakan Metode  Computational Fluid Dynamics,"  JURNAL  TEKNIK  MESIN,  vol.  5, no. 1, pp. 50-59, 2017.
[16] C.S.  Kusumohadi,  N.G.  Yoga,  H.  Arrozi. Perancangan  Awal  Terowongan  Angin Kecepatan Rendah Untuk Pengujian Otomotif. Science and Engineering National Seminar 1, pp 7-17, 2015
[17] R.P. Wahudin, Uji Karakteristik aliran Udara Pada Terowongan Angin mengunakan sudu 5 bilah  Dengan  sumber  Putaran  Listrik  150 Watt. Skripsi STT YBSI 2022.