ABSTRAK

Bus merupakan kendaraan angkutan orang yang digunakan untuk jarak tempuh lebih jauh dibandingkan dengan kendaraan pribadi, oleh karena itu bentuk bodi  yang aerodinamis di perlukan untuk mengurangi gaya hambat (drag force). Memvariasikan geometri leading edge  bus  diprediksi dapat mengurangi atau mereduksi drag force. Drag force yang kecil dari kendaraan, akan membuat hambatan angin yang diterima kendaraan saat berjalan berkurang dan akhirnya dapat mengurangi konsumsi bahan bakar. Hal ini diperkuat dengan pernyataan Hucho dan Sovran (1993), bahwa drag force berkontribusi hingga 50% dari total konsumsi bahan bakar kendaraan pada kecepatan tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kemiringan sudut leading edge terhadap efisiensi pemakaian bahan bakar dengan melihat penurunan nilai Coefficient drag (C_D).

Penelitian ini, menggunakan model kendaraan bus dengan dimensi yang sama seperti ukuran bus sebenarnya. Geometri leading edge ini divariasikan dengan sudut kemiringan : 35,4⁰, 26,4⁰, 44,4⁰, 53,4⁰ pada ujung leading edge. Metode penelitian yang digunakan adalah simulasi numerik 2-D dengan menggunakan software CFD (Computational Fluid Dynamics) ANSYS FLUENT 16.0. Mesh yang digunakan model Test/Hybrid Tgrid atau segitiga, namun pada bagian dekat bodi dan jalan diberi inflation layer dengan model mesh quad atau persegi empat. Viscous model yang digunakan k-epsilon standart dengan variasi Reynolds 1,3 x 10⁶ (19 Km/Jam), 2,2 x 10⁶ (32 Km/Jam), 3,08 x 10⁶ (45 Km/Jam), 5,47 x 10⁶ (80 Km/Jam), dan  6,84 x 10⁶ (100 Km/Jam). Data hasil yang dianalisa adalah Coefficient lift (C_L), Coefficient drag (C_D), velocity contour, velocity streamline, dan pressure contour.

Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa dengan memvariasikan sudut kemiringan leading edge dapat mempengaruhi karakteristik aliran pada kendaraan bus. Semakin besar sudut leading edge maka akan menurunkan nilai Coefficient Pressure (C_P) dan membuat titik separasi yang semakin ke belakang kendaraan, dan mengakibatkan  penurunan nilai Coefficient drag (C_D)sehingga pemakaian bahan bakar lebih efisien. Dengan mempertimbangkan efisiensi pemakaian bahan bakar, maka pemvariasian sudut kemiringan leading edge 53.4⁰ dipilih sebagai variasi terbaik, karena mampu memiliki nilai Coefficient drag (C_D) paling kecil yakni (0,423) atau turun (-19,734 %) dari model standar, dan memiliki nilai (C_L) terkecil pula yakni yakni -0,589 atau mengalami penurunan sebesar 1.337 % dibandingkan dengan model kendaraan standar.

Kata kunci: Simulasi Numerik, leading edge, Coefficient drag, Reynolds Number.

                                Buses are people transport vehicles that are used for longer distances compared to private vehicles, therefore an aerodynamic body shape is needed to reduce drag (drag force).Varying the geometry of the leading edge bus is predicted to reduce drag force. A small drag force from the vehicle will make the wind resistance that the vehicle receives when running decreases and ultimately can reduce fuel consumption. This is confirmed by the statement of Hucho and Sovran (1993), that the drag force contributes up to 50% of the total fuel consumption of vehicles at high speeds. This study aims to determine the effect of the leading edge angle slope variation on fuel use efficiency by looking at a decrease in the drag coefficient value (CD).

                This study uses a bus vehicle model with the same dimensions as the actual bus size. This leading edge geometry is varied with slope angles: 35.40, 26.40, 44.40, 53.40 at the end of the leading edge. The research method used is a 2-D numerical simulation by using ANSYS FLUENT 16.0 CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The mesh used is the Test / Hybrid Hybrid or triangular model, but in the near part of the body and the road is given an inflation layer with a quad or rectangular mesh model. Viscous models used are standard k-epsilon with Reynolds variations of 1.3 x 106 (19 Km / Hour), 2.2 x 106 (32 Km / Hour), 3.08 x 106 (45 Km / Hour), 5.47 x 106 (80 Km / Hour), and 6.84 x 106 (100 Km / Hour). The data analyzed are the lift coefficient (CL), Coefficient drag (CD), contour velocity, streamlined velocity, and pressure contour.

                                    From the simulation results it can be seen that by varying the tilt angle the leading edge can affect the flow characteristics of the bus vehicle. The greater the angle of the leading edge it will reduce the value of the Coefficient Pressure (CP) and make the separation point that is increasingly behind the vehicle, and result in a decrease in the value of the drag coefficient (CD) so that the use of fuel is more efficient. Taking into account the efficiency of fuel consumption, the variation of the leading edge of the 53.40 tilt angle was chosen as the best variation, because it was able to have the smallest Coefficient drag (CD) (0.423) or down (-19.734%) from the standard model, and has the smallest value (CL) which is -0,589 or a decrease of 1,337% compared to the standard vehicle model.

Keywords: Simulasi Numerik, Leading Edge, Coefficient drag, Reynolds Number.

ABSTRAK

Bus merupakan kendaraan angkutan orang yang digunakan untuk jarak tempuh lebih jauh dibandingkan dengan kendaraan pribadi, oleh karena itu bentuk bodi  yang aerodinamis di perlukan untuk mengurangi gaya hambat (drag force). Memvariasikan geometri leading edge  bus  diprediksi dapat mengurangi atau mereduksi drag force. Drag force yang kecil dari kendaraan, akan membuat hambatan angin yang diterima kendaraan saat berjalan berkurang dan akhirnya dapat mengurangi konsumsi bahan bakar. Hal ini diperkuat dengan pernyataan Hucho dan Sovran (1993), bahwa drag force berkontribusi hingga 50% dari total konsumsi bahan bakar kendaraan pada kecepatan tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kemiringan sudut leading edge terhadap efisiensi pemakaian bahan bakar dengan melihat penurunan nilai Coefficient drag (C_D).

Penelitian ini, menggunakan model kendaraan bus dengan dimensi yang sama seperti ukuran bus sebenarnya. Geometri leading edge ini divariasikan dengan sudut kemiringan : 35,4⁰, 26,4⁰, 44,4⁰, 53,4⁰ pada ujung leading edge. Metode penelitian yang digunakan adalah simulasi numerik 2-D dengan menggunakan software CFD (Computational Fluid Dynamics) ANSYS FLUENT 16.0. Mesh yang digunakan model Test/Hybrid Tgrid atau segitiga, namun pada bagian dekat bodi dan jalan diberi inflation layer dengan model mesh quad atau persegi empat. Viscous model yang digunakan k-epsilon standart dengan variasi Reynolds 1,3 x 10⁶ (19 Km/Jam), 2,2 x 10⁶ (32 Km/Jam), 3,08 x 10⁶ (45 Km/Jam), 5,47 x 10⁶ (80 Km/Jam), dan  6,84 x 10⁶ (100 Km/Jam). Data hasil yang dianalisa adalah Coefficient lift (C_L), Coefficient drag (C_D), velocity contour, velocity streamline, dan pressure contour.

Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa dengan memvariasikan sudut kemiringan leading edge dapat mempengaruhi karakteristik aliran pada kendaraan bus. Semakin besar sudut leading edge maka akan menurunkan nilai Coefficient Pressure (C_P) dan membuat titik separasi yang semakin ke belakang kendaraan, dan mengakibatkan  penurunan nilai Coefficient drag (C_D)sehingga pemakaian bahan bakar lebih efisien. Dengan mempertimbangkan efisiensi pemakaian bahan bakar, maka pemvariasian sudut kemiringan leading edge 53.4⁰ dipilih sebagai variasi terbaik, karena mampu memiliki nilai Coefficient drag (C_D) paling kecil yakni (0,423) atau turun (-19,734 %) dari model standar, dan memiliki nilai (C_L) terkecil pula yakni yakni -0,589 atau mengalami penurunan sebesar 1.337 % dibandingkan dengan model kendaraan standar.

Kata kunci: Simulasi Numerik, leading edge, Coefficient drag, Reynolds Number.

                                Buses are people transport vehicles that are used for longer distances compared to private vehicles, therefore an aerodynamic body shape is needed to reduce drag (drag force).Varying the geometry of the leading edge bus is predicted to reduce drag force. A small drag force from the vehicle will make the wind resistance that the vehicle receives when running decreases and ultimately can reduce fuel consumption. This is confirmed by the statement of Hucho and Sovran (1993), that the drag force contributes up to 50% of the total fuel consumption of vehicles at high speeds. This study aims to determine the effect of the leading edge angle slope variation on fuel use efficiency by looking at a decrease in the drag coefficient value (CD).

                This study uses a bus vehicle model with the same dimensions as the actual bus size. This leading edge geometry is varied with slope angles: 35.40, 26.40, 44.40, 53.40 at the end of the leading edge. The research method used is a 2-D numerical simulation by using ANSYS FLUENT 16.0 CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The mesh used is the Test / Hybrid Hybrid or triangular model, but in the near part of the body and the road is given an inflation layer with a quad or rectangular mesh model. Viscous models used are standard k-epsilon with Reynolds variations of 1.3 x 106 (19 Km / Hour), 2.2 x 106 (32 Km / Hour), 3.08 x 106 (45 Km / Hour), 5.47 x 106 (80 Km / Hour), and 6.84 x 106 (100 Km / Hour). The data analyzed are the lift coefficient (CL), Coefficient drag (CD), contour velocity, streamlined velocity, and pressure contour.

                                    From the simulation results it can be seen that by varying the tilt angle the leading edge can affect the flow characteristics of the bus vehicle. The greater the angle of the leading edge it will reduce the value of the Coefficient Pressure (CP) and make the separation point that is increasingly behind the vehicle, and result in a decrease in the value of the drag coefficient (CD) so that the use of fuel is more efficient. Taking into account the efficiency of fuel consumption, the variation of the leading edge of the 53.40 tilt angle was chosen as the best variation, because it was able to have the smallest Coefficient drag (CD) (0.423) or down (-19.734%) from the standard model, and has the smallest value (CL) which is -0,589 or a decrease of 1,337% compared to the standard vehicle model.

Keywords: Simulasi Numerik, Leading Edge, Coefficient drag, Reynolds Number.