Abstrak—Salah  satu  fenomena  yang  sedang  diteliti  saat  ini adalah  aliran  fluida  yang  melintasi  susunan  bluff  body berbentuk  silinder.  Konsep  boundary  layer  yang  ditemukan oleh  Ludwig  Prandtl  pada  tahun  1904  menjadi  dasar berkembangnya  para  peneliti  melakukan  analisis  dan  kajian mengenai topik bluff body tersebut. Penerapan bluff body pada umumnya menggunakan geometri berupa bentuk sirkular atau elips.  Dalam  penelitian  Ludwig  Prandtl,  boundary  layer  yang terbentuk  di  sekitar  aliran  fluida  dekat  permukaan menyebabkan gesekan yang signifikan. Contoh pengaplikasian dalam  kehidupan  sehari-hari  meliputi  aerodinamika  yakni seperti  pada  pesawat  terbang,  hidrodinamika  yakni  seperti aliran  pada  di  dalam  atau  di  luar  pipa  saluran  air  atau  heat exchanger,  dan  sebagainya.  Dari  penelitian  yang  telah dilakukan  sebelumnya,  hasilnya  menunjukkan  bahwa  adanya gaya  hambat  yang  timbul  pada  aliran  tersebut, maka  dari  itu dilakukan penelitian dengan metode numerik untuk mengurangi  gaya  hambat  pada  silinder  sirkular  dengan penambahan  airfoil  di  belakang  silinder  sirkular.  Penelitian dilakukan  dengan  software  Fluent  2021  R2  menggunakan diameter silinder sirkular, D = 36 mm dan chord length (c) sama sebesar  36  mm.  Bilangan  Reynolds  sebesar,  Re  =  2.01x10 4 . Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah variasi jenis airfoil (NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024) dengan variasi jarak  dari  trailing  edge  silinder  sirkular  utama  terhadap leading edge airfoil (S/D = 1). Untuk penelitian secara numerik menggunakan  solver  dua  dimensi  (2D)  unsteady  flow  dengan turbulance viscous model k-ω Shear stress transport. Dari hasil simulasi  diperoleh  bahwa  adanya  penambahan  airfoil  di belakang silinder sirkular dapat mereduksi koefisien drag ( 𝐂 𝐃 ). Didapatkan reduksi koefisien drag ( 𝐂 𝐃 ) paling efektif dihasilkan pada  konfigurasi  NACA  0012  sebesar  18,5%.  Sedangkan reduksi  koefisien  drag  ( 𝐂 𝐃 )  terendah  dihasilkan  pada konfigurasi NACA 0024 sebesar 16,5%.
Kata Kunci— Bluff Body, Bodi Pengganggu, Silinder Sirkular.

## I. PENDAHULUAN
ALAM  dunia  teknik,  penerapan  ilmu  mekanika  fluida banyak  ditemui  dan  berperan  penting.  Salah  satu fenomena  yang  sedang  diteliti  oleh  para  peneliti  saat  ini adalah  aliran  fluida  yang  melintasi  susunan  bluff  body berbentuk  silinder.  Konsep  boundary  layer  yang ditemukan oleh Ludwig Prandtl pada tahun 1904 (Pritchard & Leylegian, 2017) menjadi dasar berkembangnya para peneliti melakukan analisis  dan  kajian  mengenai  topik bluff  body tersebut. Penerapan bluff body pada umumnya menggunakan geometri berupa bentuk  sirkular atau elips. Dalam penelitian Ludwig Prandtl, boundary layer dapat dijelaskan sebagai lapisan batas yang  terbentuk  di  sekitar  aliran  fluida  dekat  permukaan menyebabkan gesekan yang signifikan. Contoh pengaplikasian  dalam  kehidupan  sehari-hari  meliputi aerodinamika  yakni  seperti  pada  pesawat  terbang, hidrodinamika yakni seperti aliran pada di dalam atau di luar
pipa saluran air atau heat exchanger , dan sebagainya.
Karakteristik  aliran  fluida  yang  melewati  sebuah silinder menghasilkan wake sangat  besar.  Pada wake yang  besar membentuk  gaya  hambat  ( drag )  yang  besar  juga,  dimana gaya drag juga  dipengaruhi  dari  posisi  titik  separasi  aliran fluida.  Selain  itu,  juga  timbulnya  tegangan  geser  akibat pengaruh  viskositas  fluida  yang  melewati  suatu  bluff  body dan  tegangan  normal  akibat  pengaruh  dari  tekanan  fluida yang  melewati  suatu bluff  body ,  dengan  begitu  perlu dilakukan pengurangan gaya drag terhadap aliran fluida yang melewati bluff  body pada  suatu  saluran.  Untuk  mereduksi gaya drag dan  mengendalikan  aliran,  maka  dari  itu ditambahkan  sebuah  bodi  pengganggu  untuk  mengurangi gaya drag yang  terjadi.  Metode  tersebut  dilakukan  para penliti  dengan  istilah passive  flow  control .  Peneliti-peneliti terdahulu  telah  melakukan  usaha  dalam  mengurangi  gaya drag dengan melakukan penundaan separasi aliran.
Berdasarkan  penelitian  Tsutsui,  et.al.  (2002)  mengenai pengaruh bodi pengganggu terhadap penurunan gaya hambat pada  silinder  sirkular.  Variasi  diameter  bodi  pengganggu sebesar (d = 1mm-10mm), bilangan Reynolds berkisar antara (Re  =  1,5  x  10 4 –  6,2  x  10 4 ),  dan  rasio  jarak  (L  = 50mm120mm).  Pengurangan  koefisien  drag  dan  koefisien drag total optimal pada (d/D = 0,25; L/D = 2; Re < 4,1x10 4 ) dan (d/D = 0,25; L/D = 1,75; Re  4,1x10 4 ). Nilai C D dan C DT berkurang  sebesar  73%  dan  63%  dibandingkan  dengan silinder sirkular tunggal tanpa bodi pengganggu [1].
Penelitian  terdahulu  oleh  Sang-Joon  Lee,  et.al.  (2004) dilakukan dengan menganalisis penurunan gaya hambat pada silinder  sirkular  dengan  menambahkan  sebuah  bodi pengganggu  di  sisi  hulu  ( upstream )  dan  menggunakan bilangan Reynolds sebesar 2 x 10 4 dengan dimensi diameter silinder utama D = 30 mm. Variasi dilakukan pada diameter bodi  pengganggu,  yaitu  d/D  yang  bervariasi  antara  0,1333 sampai  0,267.  Hasil  penelitian  menunjukkan  terjadi penurunan  tekanan  yang  signifikan,  yang  mengakibatkan gaya  hambat  pada  silinder  utama  menjadi  lebih  rendah. Dalam  penelitian  ini,  terdapat  pengurangan  gaya  hambat sebesar  29%  dibandingkan  dengan  kondisi  tanpa  bodi pengganggu,  dengan  ukuran  bodi  pengganggu  d/D  sebesar 0,2333 [2].
Studi numerik dua dimensi silinder dengan menggunakan pelat  splitter  dilakukan  oleh  Wijanarko,  et.al.  (2018)  pada saluran sempit dengan Bilangan Reynolds 5.21×10 4 ≤  Re ≤ 1.56  ×  10 5 .  Panjang splitter  plate dibuat  tetap  sebesar  2D. Diameter  silinder  yang  digunakan  sebesar  D  =  25  mm. Variasi tiga ketebalan pelat splitter plate yang berbeda yaitu T/D  =  0,016,  0,04,  dan  0,08.  Hasil  numerik  menunjukkan bahwa  pelat  splitter  dengan  T/D  0,08  dapat  mengurangi koefisien gaya  hambat secara optimal dibandingkan dengan

## Studi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular dengan Penempatan Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 di Belakang Silinder
Sylvia Theresia Hutagalung dan Wawan Aries Widodo Departemen Teknik Mesin,  Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : wawanaries@me.its.ac.id
D
ketebalan lainnya. Selain itu, penggunaan bilangan Reynolds yang  lebih  tinggi  menghasilkan  nilai  kecil  untuk  bilangan Strouhal  yang  paling  rendah  pada  T/D  0,08.  Temuan penelitian menunjukkan bahwa penurunan C DP pada silinder berbanding terbalik dengan peningkatan bilangan Reynolds, dan  semakin  besar  nilai  T/D,  maka  reduksi  koefisien  gaya hambat pada silinder juga semakin besar [3].
Xinyu,  et.al.  (2019)  melakukan  penelitian  karakteristik aliran  yang  melintasi  silinder  sirkular  dengan  penambahan splitter plate pada bilangan Reynolds subkritis yaitu 5 x 10 4 – 9 x 10 4 dengan variasi panjang dari splitter plate yaitu 0.5D; 1D; 1.5D; 2D; 2.5D; 3D; 3.5D; 4D. Dihasilkan bahwa dengan penambahan  splitter  plate,  koefisien  tekanan  pada  silinder mengalami reduksi dan meningkatkan nilai koefisien tekanan base pada silinder [4].
R.  Han,  et.al.  (2021)  telah  melakukan  penelitian  untuk reduksi drag pada silinder sirkular tunggal berdiameter 100 mm dengan penambahan airfoil NACA 0012 pada Re = 5000. Chord  length  airfoil  terhadap  diameter  silinder  bernilai  1 dengan variasi jarak (x/D = 1; 1.5; 1.75; 2.5). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui reduksi gaya drag pada silinder dengan penambhan airfoil yang disusun secara tandem. Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa primary  vortex dapat menyebabkan  pengurangan  yang  signifikan  pada  koefisien drag ( C D ) dari  konfigurasi  tandem.  Pengurangan  koefisien drag maksimum  terjadi  pada  jarak  x/D  =  1,6  dan  dapat mencapai lebih dari 50% [5].
Penelitian  eksperimental  dilakukan  oleh  Lefebvre,  et.al, (2019) mengamati performa airfoil dari NACA 0012 ditahan pada  sudut  serang  statis  dari  −20°  hingga  20°  di  belakang silinder.  Perubahan  dalam  struktur  aliran  bangun  silinder mempengaruhi performa airfoil dalam interaksi silinder dan airfoil . Untuk x∕D 2, karakteristik wake silinder menghasilkan vortex yang menginduksi hambatan negatif pada airfoil. Saat jarak  silinder  dengan airfoil bertambah  yaitu  x∕D  3, karakteristik wake silinder mengalami perubahan membentuk von  Kármán vortex yang  menginduksi  medan  aliran berosilasi. Penelitian ini menggambarkan wawasan mendasar tentang  pengaruh  turbulensi  terhadap  kinerja airfoil dalam konteks aerodinamika [6].
Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu, maka dilakukan  penelitian  terbaru  terhadap  aliran  yang  melintasi silinder  sirkular  dengan  menempatkan airfoil di  belakang silinder.    Penelitian  ini  dilakukan  secara  studi  numerik
menggunakan bantuan aplikasi Ansys Fluent untuk meneliti fenomena  yang  terjadi  dan  aliran  fluida  beserta  gaya  hasil aerodinamik yang terdapat pada analisis tersebut.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Penyelesaian Numerik
Dalam  melakukan  penyelesaian  numerik  terdapat  tiga proses yang dilakukan yaitu pre-processing, processing , dan post-processing .  Pada  tahap  pre- processing ,  langkah  awal yang  dilakukan  adalah  membuat  model  silinder  sirkular dengan  airfoil.  Dengan  jarak  longitudinal  antara  silinder sirkular dengan airfoil sebesar (S/D) = 1. Selain itu, ketebalan airfoil divariasikan yaitu NACA0012, NACA0018, NACA0024.  Penjelasan  tentang  ukuran  dan  model  yang dibuat  dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Dengan  keterangan, Diameter Silinder Sirkular (D) = 36 mm, Chord airfoil  (c) = 36 mm, Jarak (S) = 1D mm.
Setelah  membuat  model  geometri  simulasi,  langkah berikutnya adalah melakukan meshing . Meshing merupakan proses yang digunakan untuk membagi model solid menjadi elemen-elemen  kecil  sehingga  perhitungan  dan  iterasi simulasi  dapat  dilakukan  dengan  lebih  mudah.  Sebelum melakukan meshing pada suatu model, terlebih dahulu harus didefinisikan  kondisi  batasnya  agar  iterasi  dapat  berjalan sesuai  dengan  yang  diinginkan.  Hasil meshing ini  dapat ditunjukkan lebih jelas pada Gambar 2.
Kemudian,  untuk  proses  selanjutnya  adalah post- processing , yaitu tahap dalam memaparkan hasil simulasi dan analisis  dari  tahap  sebelumnya.  Hasil  simulasi  berupa  data kuantitatif  dan  kualitatif.  Data  kuantitatif  adalah  koefisien tekanan  (Cp),  fluktuatif  nilai  koefisien  hambat  (CDf), fluktuatif nilai koefisien angkat (CL), Strouhal Number (St), Shape  Factor (H).  Data  kualitatif  adalah  kontur  tekanan statis, kontur kecepatan yang dipadu dengan streamline , dan kontur vorticity magnitude. Langkah berikutnya dalam proses
(a) (b)
Gambar  1.  Domain  simulasi  numerik  a)  Skema  keseluruhan,  b)  Detail penempatan silinder sirkular dan airfoil secara tandem.
Gambar 2. Computational meshing a) Keseluruhan meshing system , b) Detail meshing antara silinder sirkular dan airfoil , (c) Detail meshing silinder utama dan airfoil .
adalah  tahap  pengolahan  ( processing )  yang  melibatkan beberapa langkah, seperti skala dan pemeriksaan ( scale and check ),  pemilihan  solusi  ( solver ),  memasukkan  model, menentukan material, menginputkan kondisi batas ( boundary condition s),  menggunakan  metode  solusi,  melakukan inisialisasi, dan perhitungan ( calculation ). Dalam penelitian ini, energi dimatikan karena analisis tidak mempertimbangkan perpindahan panas.
Untuk  model  viskositas  yang  digunakan  dalam  simulasi adalah  k-ω Shear  stress  transport (SST),  karena  k-ω  SST merupakan kombinasi akurat dari model k-ω Standard yang sesuai  di  dekat  dinding  dengan  model  k-ε Standard yang sesuai di area yang lebih jauh dari dinding. Model k-ω SST juga lebih andal  untuk  berbagai  jenis aliran daripada model k-ω Standard ,  termasuk  aliran  dengan  tekanan  yang berlawanan ( adverse pressure gradient ).
Material  yang  digunakan  dalam  simulasi  memiliki  suhu 300  K,  densitas  1,225  kg  m -3 ,  dan  viskositas  1,7894  x  10 -5 N.s/m -2 . Parameter-input yang digunakan meliputi kecepatan inlet,  dengan  magnitudo  kecepatan  sebesar  8,717  m/s. Intensitas  turbulen  sebesar  0,5%.  Panjang  Skala  Turbulen (turbulent length scale) digunakan sebesar 0,07D (dengan D merupakan  diameter  dari  silinder  sirkular).  Metode  yang diterapkan dalam simulasi adalah Pressure-Velocity Coupling dengan  skema  SIMPLE. Spacial  Discretization untuk  tekanan  menggunakan  metode Second  Order , sementara  untuk  momentum,  turbulensi  kinetik,  dan  laju dissipasi  spesifik  menggunakan  metode Second  Order Upwind .  Formulasi transient diterapkan  menggunakan metode Second  Order  Implicit .  Inisialisasi  awal  dilakukan menggunakan  metode hybrid  initialization .  Sebelum memulai  proses  iterasi  pada  aliran  yang  mengalir  melintasi silinder  sirkular,  langkah Time  Step  Size sebesar  0,0005 digunakan untuk menghadapi  perubahan yang terjadi  dalam analisis analisis transient .
𝜆 = 𝑇 = 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑒 = 1 𝑓 ⁄
Untuk post-processing , data yang diambil terdiri dari dua jenis,  yaitu  data  kuantitatif  dan  data  kualitatif.  Data kuantitatif  mencakup  berbagai  parameter  seperti  koefisien tekanan  (Cp),  fluktuasi  nilai  koefisien drag (C Df ),  fluktuasi nilai  koefisien lift (C Lf ),  Strouhal  Number  (St),  dan  Shape Factor  (H).  Sementara  itu,  data  kualitatif  mencakup  kontur tekanan  statis,  kontur  kecepatan  yang  digambarkan  melalui garis arus ( streamline ), dan kontur vorticity magnitude.
Untuk  mendapatkan  nilai  koefisien  tekanan  dan  profil
kecepatan,  digunakan  metode instantaneous  time dengan mengambil  rata-rata  nilai  dari  lima  titik  dan  menghentikan iterasi  pada  titik-titik  tersebut,  diberikan  pada  Gambar  3. Perhitungan rata-rata koefisien tekanan menggunakan rumus khusus.
Sedangkan untuk menghitung Strouhal number , digunakan grafik  fluktuasi  koefisien  lift.  Perhitungannya  melibatkan persamaan khusus yang memungkinkan untuk mendapatkan nilai Strouhal number .
𝐶𝑝 = 𝐶 𝑝1 +𝐶 𝑝2+ 𝐶 𝑝3 +𝐶 𝑝4+ 𝐶 𝑝5 5 (1)
𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑒 = 𝑇 𝑛 −𝑇 1 𝑆ℎ𝑒𝑑𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒 (2)
𝑓 = 1 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑒 (3)
𝑆𝑡 = 𝑓∙𝐷 𝑈 (4)
Dari  grafik C Lf pada  Gambar  4,  didapat  perhitungan sebagai berikut:
𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑒 = (0,595 −0,504) 4,5 = 0,0202 𝑠 𝑠𝑖𝑘𝑙𝑢𝑠 ⁄ (5)
Gambar 5. Grafik CL pengambilan nilai rata-rata dalam satu periode.
Gambar 3. Grafik 𝐶 𝐿𝑓 silinder sirkular tanpa bodi pengganggu.
Gambar 4. Diagram alir penelitian.
𝑓 = 1 0,0202 = 49,50 𝐻𝑧
(6) 𝑆𝑡 = 49.50 𝐻𝑧 ∙ 0,036 𝑚 8,717 𝑚/𝑠 = 0,204 (7)

## B. Flowchart Penelitian
Pada  penelitian  ini  terdapat  skema  penelitian  yang dijelaskan dalam bentuk diagram alir pada Gambar 5.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Distribusi  Koefisien Tekanan (C P ) pada Silinder Sirkular dengan  Penambahan  Airfoil  NACA0012,  NACA0018, NACA0024 pada S/D 1
Pada  subbab  ini  ditampilkan  data  kuantitatif  yaitu distribusi koefisien tekanan dan kualitatif hasil simulasi pada silinder  sirkular  utama  dengan  penambahan airfoil NACA 0012;  NACA0018;  NACA  0024  pada  jarak  longitudinal (S/D) 1. Distribusi koefisien tekanan pada permukaan silinder sirkular  dengan  penambahan airfoil pada  jarak  longitudinal (S/D)  1  ditunjukkan  pada  Gambar  6.  Pada  Gambar  6 menunjukkan  tren  grafik  distribusi  koefisien  tekanan  yang hampir sama untuk ketiga variasi standard airfoil . Pada jarak longitudinal  (S/D)  1  aliran  yang  melintasi  silinder  sirkular dengan  penambahan airfoil NACA  0012,  NACA  0018, NACA 0024 memiliki titik stagnasi yang sama dengan nilai C P 1  pada  sudut  0°.  Lalu,  aliran  mengalami  percepatan ditunjukkan pada grafik distribusi dengan menurunnya nilai C P hingga  titik  percepatan  maksimumnya.  Pada  variasi NACA  0012  titik  maksimum  percepatan  berada  pada  sudut 70° dengan nilai C P -1.5 ( upperside ) dan 290° dengan nilai C P -1.44  ( lowerside ).  Menurunnya  nilai C P yang  menunjukkan percepatan  aliran  diakibatkan  aliran  yang  mengenai permukaan  silinder  setelah  melewati  titik  stagnasi  dipaksa terus  mengalir  melintasi  area  permukaan  silinder  sehingga aliran  yang  terhimpit  membentuk  seperti nozzle mengalami percepatan  hingga  di  titik  maksimumnya  yaitu  aliran  sudah tidak  mengalami  percepatan  dimana  pada  daerah  ini dinamakan favorable pressure gradient .
Kemudian aliran mengalami perlambatan hingga mencapai titik dimana momentum aliran sudah tidak mampu melawan shear  stress dan adverse  pressure yang  menyebabkan terjadinya  separasi.  Separasi  pada  aliran  ditunjukkan  pada
grafik dengan tidak berubah nya nilai C P secara drastis. Pada variasi  dengan  penambahan airfoil NACA  0012,  separasi aliran mulai berlangsung dari sudut 90° ( upperside ) dan 270° ( lowerside )  dengan  nilai base  coefficient  pressure atau seringkali disebut sebagai C P base dari silinder sebesar -1.2. Selajutnya,  pada  variasi  penambahan airfoil NACA  0018, separasi aliran mulai berlangsung dari sudut 90° ( upperside ) dengan  nilai C P base sebesar  -1.2  dan  270°  ( lowerside ) dengan nilai C P base sebesar -1.3. Separasi aliran pada variasi penambahan airfoil NACA  0024  mulai  berlangsung  dari sudut 90° ( upperside ) dengan nilai C P base sebesar -1.19 dan 270°  ( lowerside )  dengan  nilai C P base sebesar  -1.3.  Pada variasi airfoil NACA  0018  dan  NACA  0024  menunjukkan perbedaan antara upperside dan lowerside , hal tersebut terjadi karena pada jarak (S/D) 1 penambahan airfoil NACA 0018 dan NACA 0024 menghasilkan gaya lift . Namun adanya gaya lift ini belum tentu efektif untuk mereduksi gaya drag , hal ini dapat  ditunjukkan pada subbab selanjutnya yang membahas koefisien drag .
Pada  Gambar  7  (a),  (b),  dan  (c),  menunjukkan velocity pathline pada  silinder  sirkular  dengan  penambahan airfoil . Aliran  yang  terjadi  mengalami  separasi  pada  sudut  yang cenderung  sama  dengan  silinder  sirkular  tunggal.  Namun karena adanya airfoil maka terjadi pengurangan vortex pada daerah wake sehingga  daerah wake lebih  sempit dibandingkan silinder tunggal. Penambahan airfoil pada jarak S/D  1  tidak  terjadi bubble  separation di  sepanjang  aliran.
Gambar 6. Grafik distribusi koefisien tekanan (C P ) silinder sirkular dengan penambahan airfoil pada variasi S/D 1. (a) (b) (c)
Gambar  7. Velocity  pathline aliran  melintasi  silinder  dengan  penambahan airfoil S/D 1 (a) NACA 0012 (b) NACA 0018 (c) NACA 0024.
Titik attachment aliran  berada  di  belakang  silinder  sirkular dan airfoil.
B. Koefisien Drag ( 𝐶 𝐷 ) pada Silinder Utama
Pada  subbab  ini  menampilkan  data  kuantitatif  koefisien drag ( C D ) yang  dihasilkan  silinder  utama.  Pembahasan dilakukan dengan menampilkan data koefisien drag ( C D ) tiap konfigurasi  dengan  variasi  NACA  0012,  0018,  dan  0024, pada jarak longitudinal S/D = 1 yang ditunjukkan pada Tabel 1.  Kemudian  grafik  fluktuatif  koefisien drag ( C DF ) tiap konfigurasi  dibandingkan  dengan  silinder  tunggal  pada Gambar  8.  untuk  mengetahui  pengaruh  penambahan airfoil simetris  NACA  0012,  0018,  dan  0024  terhadap  fluktuasi koefisien drag ( C D ) silinder utama.
Pada  Gambar  8.  ditampilkan  data  kuantitatif  grafik fluktuatif koefisien drag ( C D ). Grafik fluktuatif koefisien drag ( C D )  pada  silinder  sirkular  utama  menunjukkan  pengaruh variasi  jarak longitudinal (S/D) pada silinder sirkular utama dengan penambahan airfoil. Grafik fluktuatif koefisien drag ( C D )  dari  konfigurasi  penambahan  airfoil  NACA  0012  di belakang silinder sirkular utama pada S/D = 1 paling efektif untuk  mereduksi  gaya  hambat  dengan reduksi  gaya  hambat sebesar 18,5%.
Data  kuantitatif  grafik  fluktuatif  koefisien lift (C L ) ditampikan pada Gambar 9. Pada Gambar 9, grafik fluktuatif koefisien lift ( C L ) pada  silinder  sirkular  utama  dengan penambahan airfoil NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024  menunjukkan  grafik  fluktuatif  menghasilkan  rentang lebih  kecil  dibandingkan  silinder  tunggal  semua  variasi airfoil. Nilai  koefisien lift (C L ) pada  silinder  utama  dengan penambahan airfoil terjadi  peningkatan  yang  tidak  terlalu besar  karena  penempatan airfoil pada  sudut  serang  0° sehingga aliran yang melintas antara upperside dan lowerside cenderung simetris.

## C. Analisis Strouhal Number pada Silinder Utama
Berdasakan  Tabel  1,  nilai  angka  Strouhal  mengalami penurunan  dibandingkan  silinder  sirkular  tunggal.  Hasil  ini
menjelaskan  bahwa  reduksi  koefisien drag mempunyai fluktuasi  koefisien lift yang  cenderung  semakin  kecil sehingga  nilai  angka  Strouhal  mengalami  reduksi  seiring koefisien drag.
Menurunnya angka Strouhal
mengindikasikan  berkurangnya  frekuensi  dari  vortex shedding pada aliran melintasi silinder sirkular. (Alam, et al., 2003)  menyebutkan  bahwa  frekuensi vortex  shedding dihitung berdasarkan lebar dari shear layer yang bergantung pada titik separasi aliran. Maka lebar dari shear layer separasi berkurang.
D. Analisa Kontur Tekanan Statis Aliran Melintasi Silinder Sirkular  Tunggal  dan  dengan  Penambahan  Airfoil  Simetris NACA 0012; NACA 0018; NACA 0024
Dengan  menampilkan  kontur  tekanan  statis  aliran  yang melintasi  silinder  sirkular  dengan  penambahan airfoil pada jarak S/D = 1  pada Gambar 10. (a) NACA 0012; (b) NACA 0018  dan  (c)  NACA  0024.  Dapat  dilihat  perbandingan tekanan  statis  antara  silinder  sirkular  tunggal  dan  silinder sirkular  dengan  adanya  penambahan airfoil di  belakang silinder. Untuk semua konfigurasi menunjukkan kontur yang cenderung  sama.  Pada  titik  stagnasi  silinder  sirkular  pada sudut  0° ditunjukkan dengan zona merah atau zona tekanan tertinggi.  Pada  variasi  NACA  0024  kontur  tekanan  statis  di sekitar silinder dan airfoil cenderung menghasilkan zona biru yang lebih dominan dibandingkan dengan NACA 0012. Hal ini  dikarenakan  pada airfoil lebih  tebal  aliran  lebih dipengaruhi  oleh  banyak  hal,  seperti  geometri  airfoil  dan silinder,  interaksi  antara  fluida  dan  permukaan  airfoil  serta silinder  utama  yang  berdekatan  sehingga wake masih melingkupi  daerah airfoil .  Faktor  tersebut  menyebabkan perubahan distribusi tekanan statis yang lebih signifikan.
E. Analisa  Kontur  Kecepatan  Aliran  Melintasi  Silinder Sirkular  Tunggal  dan  dengan  Penambahan  Airfoil  Simetris NACA 0012; NACA 0018; NACA 0024
Pada  Gambar  11.  data  kualitatif  yaitu  kontur velocity magnitude menunjukkan perubahan kontur kecepatan aliran melintasi  silinder  dengan  penambahan airfoil. Ditunjukkan untuk  semua  variasi  terjadi  perlambatan  kecepatan  hingga titik minimum pada sudut  0° silinder sirkular. Ketika aliran sudah melewati titik stagnasi, aliran mengalami  percepatan. Akibat transisi kecepatan ini, timbul shear stress dan adverse pressure yang  membuat  aliran  mengalami  perlambatan. Ketika aliran tidak mampu melawan shear stress dan adverse pressure maka terjadilah separasi aliran yang ditandai dengan zona berwarna biru.
Tabel 1. Perbandingan nilai koefisien lift, koefisien drag , dan angka strouhal
No. Variasi NACA Silinder utama C L C L 𝑆 𝑟 1 Silinder Tunggal 0 1,329 0,24 2 NACA 12 0,001 1,083 0,147 3 NACA 18 -0,027 1,094 0,145 4 NACA 24 0,031 1,110 0,147
Gambar 9. Grafik fluktuatif koefisien drag ( 𝐶 𝐷𝑓 ) pada silinder utama S/D 1.
Gambar 8. Grafik fluktuatif koefisien drag ( 𝐶 𝐿𝑓 ) pada silinder utama S/D 1.
Pada  Gambar  11.  terlihat  perbedaan  akibat  variasi airfoil dimana indikasi zona berwarna biru yang semakin memudar pada NACA 0024.

## F. Diskusi
Data kualitatif kontur turbulent intensity untuk konfigurasi NACA  0012,  NACA  0018,  dan  NACA  0024  ditunjukkan pada  Gambar  12.  Hal  ini  bertujuan  untuk  mengetahui perubahan turbulent  intensity pada  aliran  dan  pengaruhnya terhadap reduksi koefisien drag . Pada gambar 9 ditunjukkan bahwa semakin  besar ketebalan dari airfoil maka turbulensi aliran semakin berkurang. Oleh karena itu dapat disimpulkan
bahwa dengan adanya penambahan airfoil mampu mereduksi koefisien drag dengan mengurangi pembentukan vortex yang terjadi pada daerah wake .

## IV. KESIMPULAN
Penelitian mengenai pengaruh penambahan bodi pengganggu airfoil terhadap  karakteristik  aliran  melintasi silinder  sirkular  yang  tersusun  tandem  dengan  berbentuk airfoil dengan  variasi  NACA  0012;  NACA  0018;  NACA 0024  pada  jarak  antar  trailing  edge airfoil dan  diameter silinder  sirkular  S/D  =  1.  Pada  bilangan  Reynolds  yaitu 2,1x10 4 telah dilakukan secara numerik dengan aliran steady
(a) (b) (c)
Gambar 11. Kontur tekanan statis pada silinder sirkular dengan penambahan airfoil jarak S/D = 1 (a) NACA 0012; (b) NACA 0018 dan (c) NACA 0024.
(a) (b) (c)
Gambar  10.  Kontur velocity  magnitude pada  silinder  sirkular  dengan penambahan airfoil jarak S/D = 1 (a) NACA 0012; (b) NACA 0018 dan (c) NACA 0024.
menggunakan  model  k-ω  Shear  stress  transport  (SST). Kesimpulan berikut dapat ditarik dari hasil penelitian ini: (1) Penambahan airfoil di belakang silinder untuk semua variasi airfoil simetris (NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024) mempengaruhi  distribusi  tekanan  ( C P )  pada  silinder  utama dengan  menaikkan base  pressure dibandingkan  silinder sirkular  tunggal.  (2)  Nilai  koefisien drag ( C D )  mengalami
penurunan  pada  semua  variasi  penambahan airfoil di belakang  silinder  sirkular.  Pada  konfigurasi  NACA  0012 menghasilkan  reduksi  koefisien drag ( C D )  paling  optimal sebesar  18,5%.  Sedangkan  reduksi  koefisien drag ( C D ) terendah terjadi pada konfigurasi NACA 0018 sebesar 11,3%. (3)  Silinder  sirkular  dengan  adanya  penambahan airfoil di belakang  menyebabkan  timbulnya  koefisien lift ( C L ).  Pada konfigurasi  NACA  0024  menghasilkan  koefisien lift ( C L ) terbesar  yaitu  0,031.  Sedangkan  pada  NACA  0018 menghasilkan koefisien lift ( C L ) bernilai negatif yaitu -0,027, hal  ini  terjadi  akibat  timbulnya downforce pada  aliran.  (4) Angka  Strouhal  silinder  sirkular  tunggal  mengalami penurunan  akibat  adanya  penambahan airfoil. Angka Strouhal  terkecil  sebesar  0,145  pada  konfigurasi  NACA 0018.  Menurunnya  angka  Strouhal  dengan  adanya penambahan airfoil di belakang silinder sirkular mengindikasikan  berkurangnya  frekuensi vortex  shedding . (5)  Data kualitatif kontur tekanan statis menjelaskan bahwa dengan  penambahan airfoil di  belakang  silinder,  tekanan terbesar  berada  pada  bagian  depan  silinder  sirkular  yang kemudian berkurang pada daerah belakang silinder ditandai dengan zona biru. Sedangkan untuk kontur kecepatan aliran menjelaskan  bahwa  dengan  penambahan airfoil dapat mengurangi  pembentukan vortex pada  daerah wake sepanjang aliran melintasi silinder sirkular.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  T. Tsutsui and T. Igarashi, “Drag reduction of a circular cylinder in an air-stream,” J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. , vol. 90, no. 4–5, pp. 527–541, 2002, doi: 10.1016/S0167-6105(01)00199-4.
[2]  S.-J. Lee, S.-I. Lee, and C.-W. Park, “Reducing the drag on a circular cylinder by upstream installation of a small control rod,” Fluid  Dyn. Res. , vol. 34, no. 4, pp. 233–250, 2004, doi: 10.1016/j.fluiddyn.2004.01.001.
[3]  D.  V.  Wijanarko  and  W.  A.  Widodo,  “Numerical  Study  of  Passive Control Flow on Cylinder by Splitter Plate in Narrow Channel,” in 3rd International Conference on Mechanical Engineering (ICOME 2017), Surabaya, Indonesia , 2018, pp. 1–6. doi: 10.1063/1.5046223.
[4]  X. An, B. Song, W. Tian, and C. Ma, “Numerical research of flow past a circular cylinder with splitter plate at a subcritical reynolds number region,” J  Shanghai  Jiaotong  Univ  Sci ,  vol.  24,  no.  1,  pp.  113–121,
2019, doi: 10.1007/s12204-019-2045-y.
[5]  R.  Han,  W.  Liu,  X.  L.  Yang, and  X.  H.  Chang,  “Effect  of  naca0012 airfoil pitching oscillation on flow past a cylinder,” Energies , vol. 14, no. 17, p. 5582, 2021, doi: 10.3390/en14175582.
[6]  J. N. Lefebvre and A. R. Jones, “Experimental investigation of airfoil performance in the wake of a circular cylinder,” AIAA J. , vol. 57, no. 7, pp. 2808–2818, 2019, doi: 10.2514/1.J057468.
(a) (b) (c) Gambar 12. Kontur turbulent intensity silinder sirkular dengan penambahan airfoil S/D 1 (a) NACA 0012 (b) NACA 0018 (c) NACA 0024.