## EFEK PENERAPAN KONTROL AKTIF BLOWING TERHADAP TARIKAN AERODINAMIKA MODEL KENDARAAN
* Wawan Rauf 1 , Moh. Rifal 2 , Rifaldo Pido 3 , Rahmad H. Boli 4 , Zulfikar Abd. Haris 5 1,2,3,4,5 Fakultas Teknik, Universitas Gorontalo, Indonesia Alamat email semua penulis, * wawanrauf241193@yahoo.com, rivalr48@gmail.com, rifaldopido813@gmail.com, rh668132@gmail.com
Abstrak:  Efek  Penerapan  Kontrol  Aktif  Blowing  terhadap  Tarikan  Aerodinamika Model  Kendaraan. Stabilitas  kendaraan  saat  melaju  adalah  permasalahan  yang  perlu diperhatikan  karena  berkaitan  dengan  kenyamanan  dalam  berkendara  dan  efektifitas terhadap konsumsi bahan bakar. Ini disebabkan oleh besarnya gaya tarikan aerodinamika kendaraan akibat struktur aliran udara yang mengalir secara teratur mengalami pemisahan (separasi)  saat  mencapai  titik  ujung  belakang  kendaraan.  Pemisahan  aliran  ini menyebabkan  timbulnya  tekanan  negatif  secara  signifikan  pada  jendela  belakang  akibat aliran  balik  yang  bergerak  tidak  mengikuti  bentuk  bodi  kendaraan.  Tujuan penelitian ini adalah  menganalisis  efek  penerapan  kontrol  aktif  aliran  jenis  blowing  pada  model kendaraan  terhadap  tarikan  aerodinamika.  Penelitian  ini  menerapkan  metode  komputasi numerik  dengan  model  Ahmed  bodi  hasil  modifikasi  sebagai  objek  utama  penelitian. Kontrol  aktif  blowing  ditempatkan  pada  ujung  sisi  belakang  model  yang  diangap  area awal  pemisahan.  Kecepatan  blowing  divariasikan  0.2 m/s, 0.8  m/s,  1.5 m/s,  dan  2.0  m/s dan  diuji  pada  kecepatan  upstream  16.7  m/s.  Hasil  riset  mengindikasikan  penerapan kontrol aktif blowing berhasil memberi efek penundaan separasi, mengurangi olakan dan mereduksi tarikan aerodinamika sebesar 8-9%.
Kata kunci: blowing; separasi; olakan; tarikan aerodinamika
Abstract: The Effect of Applying Active Blowing Control on the Aerodynamic Drag of  a  Vehicle  Model. Vehicle  stability  when  driving  is  an  issue  that  needs  attention because it relates to comfort in driving and the effectiveness of fuel consumption. This is caused by the large aerodynamic drag force of the vehicle due to the structure of the air flow which flows regularly and experiences separation when it reaches the rear end point of  the  vehicle.  This  separation  of  the  flows  causes  significant  negative  pressure  on  the rear window due to the return flow which does not follow the shape of the vehicle body. The  purpose  of  this  study  was  to  analyze  the  effect  of  implementing  active  control  of blowing  type  flow  on  vehicle  models  on  aerodynamic  drag.  This  study  applies  a numerical computational method with a modified Ahmed body model as the main object of  research.  The  active  blowing  control  is  placed  at  the  rear  end  of  the  model  which  is considered the initial separation area. Blowing speed was varied 0.2 m/s, 0.8 m/s, 1.5 m/s, and  2.0  m/s  and  was  tested  at  an  upstream  speed  of  16.7  m/s.  Research  results  indicate that  the  application  of  active  blowing  control  has  succeeded  in  providing  a  delay  in separation effect, reducing turbulence and reducing aerodynamic drag by 8-9%.
Keyword: blwoing; separation; refuse; aerodynamic drag
History &License of Article Publication: Received: 07/02/2023 Revision: 14/03/2023 Published: 21/06/2023
DOI: https://doi.org/10.37971/radial.vXXiXX.XXX
Vol. 11 No. 1, Juni 2023, Hal.
Available at https://stitek-binataruna.e-journal.id/radial/index ISSN: 2337-4101 Published by Universitas  Bina Taruna Gorontalo E-ISSN: 2686-553X

## PENDAHULUAN
Stabilitas  kendaraan  saat  melaju  merupakan  dasar  permasalahan  yang  perlu diperhatikan karena terkait dengan kenyamanan dalam berkendara dan efektifitas konsumsi bahan  bakar.  Permasalahan  tersebut  diatas  disebabkan  oleh  besarnya  gaya  tarikan aerodinamika  kendaraan (Tarakka,  Salam,  Rauf,  et  al.,  2021).  Gaya  tarikan  ini  terjadi karena struktur aliran udara yang mengalir secara teratur mengalami pemisahan (separasi) saat  mencapai  titik  ujung  belakang  kendaraan.  Pemisahan  aliran  ini  menyebabkan timbulnya tekanan negatif secara signifikan pada jendela belakang akibat aliran balik yang bergerak tidak mengikuti bentuk bodi kendaraan (Rauf et al., n.d.). Separasi yang terbentuk pada kendaraan memiliki sifat yang kompleks dan terbentuk hampir di seluruh permukaan bodi kendaraan yang bersentuhan dengan udara. Akibatnya dinamika aliran yang terbentuk pun  memiliki tingkat kompleksitas  yang cukup tinggi. Pada sisi dinding depan kendaraan memiliki  tekanan  yang  tinggi  namun  rendah  pada  sisi  dinding  belakang.  Perbedaan intensitas  tekanan  tersebut  memunculkan  fenomena  gaya  tarikan  melawan  gerakan  relatif akibat aliran balik tepat menyentuh dinding belakang permukaan kendaraan (Tarakka et al., 2022).  Sementara  itu,  seiring  semakin  tinggi  laju  proses  separasi  terjadi,  maka  fenomena kemunculan  wake  dan  vortex  di  sisi  belakang  bodi  kendaraan  semakin  besar.  Hal  ini adalah pemicu utama besarnya intensitas hambatan yang bekerja pada kendaraan sekaligus berefek pada semakin rendahnya efisiensi kerja kendaraan (Ragavan et al., 2014). Berbagai usaha  telah  dilakukan  oleh  para  periset  khusus  untuk  mendalami  secara  detail  terkait dinamika  aliran  yang  muncul  disekitar  bodi  khususnya  saat  kendaraan  melaju  pada kecepatan  tertentu (Kumar  B  et  al.,  2021;  Ponnusamy  Nallusamy  &  Kanjikovil  Mahali, 2016;  Rakibul  Hassan  et  al.,  2014;  Rauf  et  al.,  2020;  Tarakka,  Salam,  Jalaluddin,  et  al., 2021). Salah satu upaya tersebut berupa  inovasi kontrol aktif  yang ditempatkan pada titik separasi  guna  rekayasa  dinamika  aliran  sekitar  bodi.  Meskipun  kontrol  aktif  separasi  ini membutuhkan energi dari luar untuk mengontrol dinamika aliran, namun pengaplikasiannya  tidak  memerlukan perubahan bentuk bodi secara signifikan. Salah satu mekanisme  pemberian  energi  luar  ini  dapat  diterapkan  melalui  teknik  tiupan  (blowing). Aliran  yang  biasanya  mengalami  separasi  saat  berada  pada  tepi  belakang  kendaraan, diberikan energi tambahan dengan kecepatan tertentu. Harapannya adalah efek  wake  yang disebabkan  oleh  separasi  dapat  terdorong  menjauh  dari  permukaan  dinding  belakang kendaraan (Tarakka et al., 2023).
Tarakka  dkk  meneliti  terkait  pengaruh  sudut  geometri  muka  serta  kontrol  aktif suction  terhadap  nilai  hambatan  yang  bekerja  pada  Ahmed  bodi  yang  dimodelkan.  Sudut geometri muka divariasikan antara lain 25°, 30°, dan 35°. Kecepatan suction dan upstream masing-masing  ditentukan  0.5  m/s  dan  13.9  m/s.  Model  uji  memiliki  rasio  dimensi  0.25 terhadap Ahmed  model oroginal sehingga dimensi  model dituliskan tinggi = 0.072 meter, lebar = 0.09725 meter, dan panjang = 0.261 meter. Hasil pengujian memperlihatkan bahwa sudut  geometri  muka  dan  kontrol  aktif  suction  yang  diterapkan  pada  Ahmed  model  yang dimodifikasi memberikan pengaruh besar terhadap nilai hambatan. Reduksi nilai hambatan tertinggi  diperoleh  pada  sudut  kemiringan  geometri  muka  25°  sebesar  14.09% (Rustan Tarakka, 2018) .
Harinaldi  dkk  meneliti  terkait  pengaruh  kontrol  aktif  hembusan  terhadap  besarnya hambatan pada kendaraan. Model  yang digunakan  merupakan  bluff  body  jenis kendaraan van  yang  diproduksi  secara  luas  pada  pabrik-pabrik  mobil  dunia.  Penelitian  dijalankan dengan  dua  pendekatan  utama  yakni  komputasi  dan  eksperimental  laboratorium  dengan fasilitas wind tunel. Khusus untuk pendekatan komputasi menggunakan jenis turbulensi k- epsilon  standar  guna  mengkaji  secara  mendalam  pola  pembentukan  medan  aliran. Kecepatan hembusan dan kecepatan upstream masing-masing ditentukan 0.5 m/s dan 13.9 m/s. Hasil riset menunjukkan penambahan kontrol aktif  hembusan  memberikan efek pada pola medan aliran yang terbentuk, turbulensi dan hambatan aerodinamika (Harinaldi et al., 2013)

## METODE
Benda  uji  penelitian  yang  digunakan  merupakan  bluff  body  jenis  model  kendaraan (modifikasi Ahmed Model). Adapun ukuran benda uji dituliskan 174 mm (panjang), 64.83 (lebar), dan 48 mm (tinggi) dan sudut geometri muka ditentukan 30°. Modifikasi terhadap Ahmed  model  dilakukan  karena  dianggap  mirip  dengan  kendaraan  keluarga  yang  lebih banyak  disukai  di  Indonesia  karena  kapasitanya  yang  lebih  besar.  Riset  ini mengaplikasikan kontrol aktif jenis tiupan yang diletakan pada ujung tepi belakang model uji.  Area  ini  dipilih  karena  merupakan  titik  awal  separasi  terjadi  sehingga  diharapkan terjadi  rekayasa  dinamika  aliran  yang  diharapkan.  Bentuk  model  uji  ditampilkan  pada gambar 1.
Sumber: Desain gambar Gambar 1. Objek pengujian
Pengujian  model  uji  hanya  menggunakan  metode  komputasi  numerikal  untuk menganalisis struktur pola aliran pada area belakang model uji guna memastikan rekayasa separasi  aliran  melalui  penambahan  kontrol  aliran  dapat  bekerja  dengan  baik  serta  untuk mengetahui efeknya terhadap hambatan model uji. Model uji yang telah digambar dengan aplikasi  inventor  kemudian  di  input  pada  software  gambit  untuk  menentukan  domain komputasi  seperti  yang  ditampilkan  pada  gambar  2a.  Pada  tahap  ini  ditentukan  pula kondisi batas berupa dinding batas, aliran input, aliran output, dan model untuk kemudian
dilakukan  proses  mesh  seperti  ditunjukan  pada  gambar  2b.  Setelah  melalui  proses  mesh, objek  pengujian  disimpan  dalam  bentuk  file  acis.  Objek  pengujian  kemudian  diinput  ke dalam  software  CFD  Fluent  untuk  melalui  proses  iterasi.  Pada  tahap  ini  jenis  fluida, viscositas fluida, kecepatan upstream dan kecepatan blowing yang diterapkan di tentukan. Dalam  penelitian  ini  ditentukan  kecepatan  upstream  sebesar  16.7  m/s  dan  kecepatan blowing divariasikan 0.2 m/s, 0.8 m/s, 1.5 m/s, dan 2.0 m/s.
a. Domain komputasi b. Hasil mesh Sumber: Desain gambar Gambar 2. Domain komputasi dan mesh

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik aliran udara
Perbedaan  karakteristik  pola  aliran  udara  model  tanpa  blowing  dan  model  dengan penerapan blowing masing-masing U bw = 0.2 m/s, U bw = 0.8 m/s, U bw = 1.5 m/s, dan U bw = 2.0  m/s  disajikan  dalam  gambar  3.  Untuk  model  tanpa  blowing  (3a)  terlihat  bahwa  titik separasi  terbentuk  tepat  pada  saat  aliran  udara  mencapai  ujung  dinding  belakang. Fenomena  ini  terjadi  karena  saat  mencapai  ujung  permukaan  dinding,  aliran  kehilangan momentum untuk bergerak menyesuaikan dengan bentuk bodi belakang. Akibatnya aliran udara  langsung  terdorong  menuju  sisi  samping  disebabkan  perbedaan  kecepatan  aliran antara  sisi  samping  dan  tengah.  Dorongan  aliran  ini  menyebabkan  munculnya pembentukan olakan hingga menyebabkan fenomena tarikan atau hambatan bodi belakang. Terlihat pula bahwa struktur aliran untuk model tanpa  blowing tidak  merata dan cendung lebih pendek yang mengindikasikan bahwa intensitas olakan yang tercipta cukup besar.
Selain  itu untuk model dengan penerapan blowing pada kecepatan 0.2 m/s, 0.8 m/s, 1.5 m/s dan 2.0 m/s rata-rata memperlihatkan titik separasi terbentuk menjauh dari dinding belakang.  Ini  disebabkan  oleh  penambahan  energi  blowing  sehingga  separasi  yang harusnya  terjadi  pada  ujung  dinding  belakang,  mengalami  penundaan  hingga  terbentuk jauh  dari  dinding.  Terlihat  pula  bahwa  intensitas  olakan  cenderung  lebih  kecil  dan  tidak terjadi  penumpukan  aliran  disekitar  dinding  sehingga  struktur  aliran  yang  terbentuk  pun lebih  merata  mengikuti  dimensi  bodi  belakang.  Ini  mengindikasikan  bahwa  terjadi
minimalisasi  kontak  udara  dan  permukaan  bodi  belakang  yang  sekaligus  mengkonfirmasi bahwa terikan/hambatan model dengan penerapan blowing lebih kecil dibandingkan model tanpa blowing.
a. Tanpa blowing b. Dengan blowing, U bw = 0.2 m/s c. Dengan blowing, U bw = 0.8 m/s
d. Dengan blowing, U bw = 1.5 m/s e. Dengan blowing, U bw = 2.0 m/s
Sumber: Hasil simulasi karakteristik aliran
Gambar 3. Perbandingan karakteristik aliran sisi belakang

## Hambatan
Perbedaan hambatan model tanpa blowing dan model dengan penerapan blowing pada kecepatan masing-masing U bw = 0.2 m/s, U bw = 0.8 m/s, U bw = 1.5 m/s, dan U bw = 2.0 m/s ditampilkan pada tabel 1. Untuk jenis model tanpa blowing diperoleh nilai hambatan (Cd) sebesar 1.5533. Sedangkan untuk model dengan blowing, nilai  hambatan maasing-masing kecepatan secara berurutan dituliskan 1.4188, 1.4160, 1.4113, dan 1.4135.
Tabel 1. Perbandingan hambatan (Cd) Model Tanpa blowing U bw = 0.2 m/s U bw = 0.8 m/s U bw = 1.5 m/s U bw = 2.0 m/s Hambatan (Cd) 1.5533 1.4188 1.4160 1.4113 1.4135 Reduksi (%) - 8.6589 8.8392 9.1418 9.0002
Sumber: Hasil pengolahan data
Dari sajian data diatas diketahui  bahwa  nilai  hambatan  yang diperoleh untuk  model dengan  penerapan  blowing  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  model  tanpa  blowing. Sehingga  dapat  dipastikan  bahwa  terjadi  pengurangan  hambatan  secara  signifikan  akibat penerapan  blowing  pada  sisi  belakang  kendaraan.  Presentase  pengurangan  hambatan tersebut secara berurutan dituliskan U bw = 0.2 m/s sebesar 8.6589%, U bw = 0.8 m/s sebesar 8.8392%, U bw = 1.5 m/s sebesar 9.1418%, dan U bw = 2.0 m/s sebesar 9.0002%. Fenomena menarik  terlihat  bahwa  presentase  pengurangan  hambatan  pengalami  peningkatan  seiring dengan  peningkatan  kecepatan  blowing.  Puncaknya  pada  kecepatan  blowing  1.5  m/s merupakan  kecepatan  dengan  pengurangan  hambatan  tertinggi.  Namun  saat  kecepatan blowing  ditingkatkan  pada  2.0  m/s,  presentase  hambatan  justru  lebih  rendah  dibanding dengan  kecepatan  blowing  1.5  m/s  tapi  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  kecepatan blowing  0.2  m/s  dan  0.8  m/s.  Secara  keseluruhan  dapat  dipastikan  bahwa  penerapan kontrol  aktif  blowing  yang  ditempatkan  pada  ujung  dinding  belakang  model  kendaraan mampu mereduksi hambatan pada kisaran 8 hingga 9%.

## KESIMPULAN
Berkenaan dengan hasil penelitian yang diperoleh, dapat diambil kesimpulan antara lain:
1. Penerapan kontrol aktif jenis blowing pada ujung  sisi belakang model uji memberikan efek  positif  berupa  penundaan  separasi  sehingga  mengurangi  intensitas  olakan  yang terbentuk disekitar bodi model.
2. Berhasil  mereduksi  hambatan/tarikan  aerodinamika  secara  signifikan  pada  presentase pengurangan 8 hingga 9%.

## DAFTAR PUSTAKA
Harinaldi,  H.,  Budiarso,  B.,  &  Pangihutan  Simanungkalit,  S.  (2013).  Effect  of  Active Control by Blowing to Aerodynamic Drag of Bluff Body Van Model Turbulent flow control-mass  transfer  View  project. Article  in  International  Journal  of  Fluid Mechanics Research . https://doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v40.i4
Kumar  B,  R.,  M,  N.  V.,  &  T,  K.  (2021).  Aerodynamic  design  optimization  of  an automobile  car  using  computational  fluid  dynamics  approach. Australian  Journal  of Mechanical Engineering , 19 (5), 495–501. https://doi.org/10.1080/14484846.2019.1654963
Ponnusamy  Nallusamy,  S.,  &  Kanjikovil  Mahali,  P.  (2016).  Numerical  and  experimental investigations of drag force on scaled car model. Thermal Science , 20 , S1153–S1158. https://doi.org/10.2298/TSCI16S4153P
Ragavan,  T.,  Palanikumar,  S.,  Anastraj,  D.,  &  Arulalagan,  R.  (2014). Aerodynamic  Drag Reduction on Race Cars . 1 (4), 99–103. http://www.krishisanskriti.org/jbaer.html Rakibul  Hassan,  S.  M.,  Islam,  T.,  Ali,  M.,  &  Islam,  M.  Q.  (2014).  Numerical  study  on aerodynamic  drag  reduction  of  racing  cars. Procedia  Engineering , 90 ,  308–313. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.854
Rauf, W., Rifal, M., & Boli, R. H. (n.d.).  Kajian Komputasi Dan Eksperimental Pengaruh Kontrol Aktif Terhadap Hambatan Aerodinamika Model Kendaraan. https://doi.org/10.37971/radial..v10i1.268
Rauf,  W.,  Tarakka,  R.,  Jalaluddin,  J.,  &  Ihsan,  M.  (2020).  Effect  of  Flow  Separation Control  with  Suction  Velocity  Variation:  Study  of  Flow  Characteristics,  Pressure
Coefficient,  and  Drag  Coefficient. Universal  Journal  of  Mechanical  Engineering ,
8 (3), 142–151. https://doi.org/10.13189/ujme.2020.080302
Rustan  Tarakka,  A.  S.  A.  P.  ,  Y.  F.  B.  (2018).  Analisis  Komputasi  Pengaruh  Geometri Muka  dan  Kontrol  Aktif  Hisapan   Terhadap  Koefisien  Hambatan  Pada  Reversed Ahmed Model. Jurnal Voering , 3 (1).
Tarakka,  R.,  Salam,  N.,  Jalaluddin,  Rauf,  W.,  &  Ihsan,  M.  (2021).  Aerodynamic  drag reduction  on  the  application  of  suction  flow  control  on  vehicle  model  with  varied upstream  velocity. IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and  Engineering , 1173 (1), 012045. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1173/1/012045
Tarakka, R., Salam, N., Mochtar, A. A., Ihsan, M., & Rauf, W. (2022). Kajian Komputasi Pengaruh  Penerapan  Blowing  pada  Bagian  Belakang  Model  Kendaraan. Semesta Teknika , 25 (1), 33–39. https://doi.org/10.18196/st.v25i1.13478
Tarakka,  R.,  Salam,  N.,  Mochtar,  A.  A.,  Rauf,  W.,  &  Ihsan,  M.  (2023).  On  the Aerodynamics  of  Rear  of  Vehicle  Model  with  Active  Control  by  Blowing: Computational  and  Experimental  Analysis. International  Journal  of  Mechanical Engineering  and  Robotics  Research ,  84–90.  https://doi.org/10.18178/ijmerr.12.2.84- 90
Tarakka,  R.,  Salam,  N.,  Rauf,  W.,  &  Ihsan,  M.  (2021). METAL:  Jurnal  Sistem  Mekanik dan  Termal  Kajian  Aerodinamika  Pada  Model  Kendaraan  dengan  Penerapan Kontrol Aktif Suction (Vol. 5, Issue 1).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  terima  kasih  kepada  Lembaga  Pengembangan,  Penelitian,  dan Pengabdian  Universitas  Gorontalo  yang  telah  membiayai  proses  penelitian  dan  publikasi melalui surat tugas Nomor: 020/C/LP3M/IV/2023.