Analisis Numerik Pengaruh Variasi Konfigurasi Frontwing Cascade Winglets terhadap Performa Aerodinamika pada Mobil Formula Mahasiswa Bimasakti UGM

GILANG SANDY FIRDAUS, Fauzun, S.T., M.T., Ph.D

2019 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Penelitian di bidang teknologi dewasa ini berkembang sangat pesat. Hal ini terjadi akibat meningkatnya kemampuan desain dari para engineer yang beriringan dengan meningkatnya kemampuan analisis simulasi dengan hasil yang hampir mendekati kenyataan. Semua peningkatan ini diperlukan untuk pengembangan di masa depan. Peningkatan ini tidak hanya disebakan oleh kemampuan dari perangkat lunak yang semakin handal, namun juga tetap dibutuhkan kompetensi dan kreatifitas tinggi dari para engineer itu sendiri untuk dapat menghasilkan inovasi, terlebih lagi jika inovasi tersebut dapat langsung diimplementasikan pada dunia nyata. Departemen Teknik Mesin & Industri Universitas Gadjah Mada membentuk tim FSAE Bimasakti untuk mengimplementasikan perkembangan teknologi dalam bentuk mobil formula mahasiswa.Tim ini pertama kali mengikuti kompetisi FSAE pada tahun 2010 dan sudah berkembang hampir 9 tahun hingga sekarang. Banyak perkembangan telah dicapai oleh tim Bimasakti, terutama oleh divisi aerodinamika. Divisi ini bertujuan untuk meningkatkan kinerja aerodinamika pada mobil. Dengan menggunakan pendekatan secara keteknikan, divisi ini mengembangkan kinerja aerodinamika mobil menggunakan analisis numerik melalui pemodelan 3D dan simulasi komputasi fluida dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent. Perangkat aerodinamika, seperti front wing dirancang melalui proses tersebut untuk dapat meningkatkan kinerja aerodinamika pada mobil. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan konfigurasi front wing terbaik yang akan diterapkan pada mobil formula mahasiswa. Sebagai catatan, konfigurasi ini harus mengikuti peraturan aerodinamika yang ketat pada perlombaan FSAE. Penelitian ini akan menganalisis variasi konfigurasi front wing termasuk penerapan fitur cascade winglets yang akan disimulasikan dengan sudut serang yang berbeda. Konfigurasi terbaik dicapai oleh model front wing yang menggunakan fitur 2 elemen cascade winglets dan ekstra turning vanes pada sudut serang 18 derajat. Penelitian ini membuktikan bahwa dengan menggunakan konfigurasi front wing terbaik dapat mengurangi 27% jumlah gaya hambatan udara yang diterima oleh roda depan, dibandingkan dengan kondisi mobil yang tidak menggunakan fitur ini. Peningkatan ini dicapai dengan Coefficient of lift sebesar -1,653 dan Coefficient of drag sebesar 0,283.

Nowadays, research in the field of technology is growing rapidly. This happens because of the design capabilities from the engineers are improved alongside with the development of their simulation analysis that nearly close to reality. All these improvements are needed for the future development. This kind of improvement not only provided by the capabilities from the software but still required high competency and creativity from the engineers that to be able to produce innovation, furthermore if the innovation can be directly implemented in reality. Inside the Department of Mechanical & Industrial Engineering in Universitas Gadjah Mada, Bimasakti FSAE team was formed to implement the technology development in a shape of formula student car. First joining FSAE competition in 2010 and already developing almost 9 years until now. Many developments have been reached by the team, especially by the aerodynamics division. This division was aimed to improve the car aerodynamic performance. By using the engineering approaches, this division developing car aerodynamic performance using numerical analysis through 3D modeling and aerodynamic simulation with computational fluid dynamics using ANSYS Fluent software. Aerodynamics devices, such as front wing was designed through that process to improve the car aerodynamic performance. This research is aimed to find the best front wing configuration that will be applied in student formula car. For the note, this configuration must be fitted in the strict FSAE aerodynamics regulation. This research will analyze variates of front wing configuration, included the application of cascade winglets feature that will be simulated in a different angle of attack. Best configuration is achieved by front wing model that using two element cascade winglets feature and extra turning vanes at 18-degree angle of attack.This research proved that by installing the best front wing cascade winglets configuration can reduce 27% amount of drag that received by the front wheels, compared to the car that not installed this feature. This improvement is achieved with the Coefficient of lift value at -1.653 and Coefficient of drag value at 0.283.

Kata Kunci : Aerodinamika, ANSYS Fluent, Front wing, Cascade winglets, FSAE, Analisis Numerik, Simulasi, Mobil balap, Coefficient of lift, Coefficient of drag.