Analisa Coefisient Drag Kendaraan

PRE-PROCESSING

Pada kali ini akan dilakukan penganalisaan Coefisient Drag Kendaraan dengan menggunakan Flow Simulation Analisis. Flow Simulation Analysis adalah model analisis yang digunakan untuk mengetahui laju aliran fluida. Dengan flow simulation analysis kita dapat mengetahui preassure, velocity, density, dan temperature dari aliran fluida dengan kecepatan tertentu dan jenis fluida yang digunakan.

				Kecepatan		Flow Type		Fluid
	EXT 2
				30m/s		Laminar & Turbulent		Udara (Air)

Langkah – Langkah :

1.      Membuka file gambar yang telah dibuat dengan nama EXT 2 yang ada pada folder Solidwork Analysis Tutorial.

2.      Kemudian pilih tab Flow Simulation lalu pilih Wizard.

maka akan muncul sebuah form wizard yaitu Project Configuration dimana suatu proses menentukan nama dari project yang akan dibuat. Lalu pilih Create New dan mengisi Configuratin Name dengan memberi nama Ahmadwidodo kemudian klik Next.

3.      Langkah selanjutnya adalah Unit System yaitu langkah pemilihan satuan yang akan digunakan. Pilih SI pada baris Ke-5 dikolom Unit System, lalu ganti temperature menjadi ^oC.

4.      Kemudian menentukan Analysis Type yang digunakan untuk menentukan laju aliran yang akan di analysis apakah aliran dalam internal flow/aliran luar external

pada benda kerja. Untuk pengujian ini digunakan external flow, kemudian pilih

Reference Axis pada Sumbu X. Lalu klik Next.

5.      Langkah berikutnya adalah Default Field yaitu menentukan fluida apa yang akan digunakan dalam simulasi dan juga menentukan jenis aliran yang akan digunakan. Pada liquids pilih Air (Gasses) kemudian Add. Dan pada Flow Caracteristic pilih type flow yaitu Laminar & Turbulent.

6.      Langkah selanjutnya ialah Wall Condition dimana digunakan untuk menentukan keadaan sekitar. Pada langkah ini langsung saja pilih Next karena menggunakan settingan default.

 7.      Langkah berikutnya ialah Initial Condition dimana pada langkah ini dilakukan untuk menentukan kondisi yang dibutuhkan dalam proses flow simulation. Pada

langkah ini kita dapat merubah temperature yang akan digunakan ialah 32^oC lalu untuk Velocity parameter, pada Velocity in X direction masukan -30m/s. kemudian pilih Next.

8.      Langkah berikutnya ialah Result and Geometry Resolution adalah langkah untuk menentukan seberapa detail hasil yang ingin diperoleh. Lalu pilih Finish.

9.      Kemudian pada Flow Simulation Analysis Tree klik kanan pada Computational Domain pilih Insert Computatiol Domain

Pada Computatiol Domain ini berguna untuk menyesuaikan ukuran kotak yang akan digunakan (menyetting) sesuai yang diinginkan. Kotak tersebut berguna

untuk pengujian external. kemudian Pilih ceklis yang berarti OK.

     10.  Langkah selanjutnya ialah menentukan Goals, klik kanan pada Goals kemudian pilih Insert      Surface Goals.

    Maka akan muncul form Surface Goals. Pada form fluid domains, isi kotak biru pada bagian selection dengan face benda kerja pada bagian yang akan terkena aliran fluida, lalu pada bagian parameters pilih Total Pressure, Velocit dan Velocity X dengan masing – masing ketentuan menggunakan Av, kemudian Pilih Ceklis

 yang berarti OK.

SOLVER SOLUTION

Setelah semua pengaturan awal flow simulation analysis dilakukan, langkah selanjutnya kita jalankan program. Klik Run lalu tunggu hingga proses selesai.

Koefisien hambatan (Drag Coefficient) adalah besaran dimensi yang digunakan untuk mengukur drag atau hambatan dari obyek dalam lingkungan fluida seperti udara atau air. Hal ini digunakan dalam persamaan drag, di mana koefisien drag yang lebih rendah menunjukkan objek memiliki hambatan aerodinamis atau hidrodinamik lebih kecil. Koefisien hambatan selalu dikaitkan dengan luas permukaan tertentu.

Hambatan udara kendaraan (D) diungkapkan dengan persamaan (Clancy,1975).

Keterangan :

Fd : the drag force, yaitu gaya yang bekerja searah aliran fluida

P    : massa jenis fluida

V   : kecepatan fluida

A   : luas area dari benda

Untuk menghitung drag coefficient, dapat dilakukan dengan dua tahap, yaitu secara teoritis dan dengan simulasi. Adapun simulasi dapat dilakukan dengan simulasi CFD menggunakan CFDSOF.

1. Perhitungan dengan pendekatan teoritis

Untuk melakukan perhitungan dengan teoritis, dilakukan dengan rumus

dengan asumsi nilai Fd, , v, dan A diketahui. Untuk lebih praktisnya, sudah adal nilai drag coefficient untuk beberapa benda yaitu :

2. Perhitungan drag coefficient dengan simulasi CFD

Untuk melakukan simulasi CFD, maka akan dibagi ke dalam 3 kategori ukuran

benda, yaitu

a / b = 1 a / b < 1 a / b > 1

dengan gambar benda adalah sebagai berikut :

Perhitungan a / b = 1

POST-PROCESSING

Setelah proses solver selesai langkah selanjutnya adalah melihat hasil dari aliran fluida tersebut dimana hasil yang akan kita lihat adalah pressure, velocity, temperature dan density pada aliran fluida yang dapat ditampilkan melalui Cut Plot dan Flow Trajectories.

^Ø   Hasil Flow Simulation Analysis Cut Plot dan Flow Trajectories Velocity

Dari hasil analisis dapat diketahui besar velocity maksimum yang didapatkan adalah sebesar 33.642 m/s dengan posisi velocity maksimum terdapat di bagian atas dan bawah mobil setelah bagian filet atas dari depan mobil. Hal ini disebabkan pada bagian tersebut fluida mengalami pressure dan tabrakan langsung depan bagian depan body mobil sehingga aliran fluida melesat ke bagian atas dan berkumpul di bagian tersebut. Sehingga fluida mengalami kecepatan yang maksimum di bagian tersebut.

^Ø  Hasil Flow Simulation Analysis Cut Plot dan Flow Trajectories Temperature

Dari analisis di atas, dihasilkan Temperature maksimum 32.42ºC terletak pada daerah bagian belakang mobil. Hal tersebut disebabkan karena aliran dengan kecepatan 19 m/s dengan temperature yang diberikan 32ºC dan nilai temperature minimum 31.85ºC. Hal tersebut dikarenakan temperature pada keadaan kecepatan maksimum, temperature daerah tersebut akan mendapatkan temperature yang minimum.

^Ø   Hasil Flow Simulation Analysis Cut Plot dan Flow Trajectories Density

Dari hasil analisis dapat diketahui besar density terletak pada daerah depan

Mobil yaitu sebesar 1.16 , dikarenakan pada bagian tersebut mengalami pressure yang tinggi.

^Ø   Hasil Flow Simulation Analysis Cut Plot dan Flow Trajectories Pressure

Dari hasil analisis dapat diketahui besar tekanan maksimum yang didapatkan adalah sebesar 101901.89 Pa. Pressure maksimum terjadi pada tepat bagian depan mobil karena laju aliran 30 m/s pertama kali menabrak bagian depan mobil sehingga fluida akan terbentur langsung pada bagian tersebut.