Studi Numerik Pengaruh Ground Clearance terhadap Performa Aerodinamika Desain Kereta Cepat Jakarta-Surabaya

Ikhsanudin, Hanif (2021) Studi Numerik Pengaruh Ground Clearance terhadap Performa Aerodinamika Desain Kereta Cepat Jakarta-Surabaya. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000038_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Seiring dengan pertambahan penduduk di Indonesia, kompleksitas permasalahan transportasasi merupakan hal yang patut untuk diprioritaskan. Untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan transportasi darat yang aman dan nyaman serta efisien, PT. INKA mencanangkan adanya kereta cepat Jakarta-Surabaya yang direncanakan beroperasi pada kecepatan maksimal 300 km/jam. Salah satu topik yang penting untuk diteliti dalam mengimplementasikan kereta berkecepatan tinggi adalah adanya lift negative/downforce yang diakibatkan oleh pengaruh ground clearance kereta, sehingga stabilitas kereta tidak terganggu saat beroperasi pada kecepatan tinggi. Beberapa penelitian terdahulu mengenai pengaruh ground clearance pada kereta cepat telah dilakukan, dimana hasilnya menunjukkan adanya pengaruh ground clearance terhadap penurunan gaya drag dan lift negatif/downforce kereta.
Metode penelitian dalam simulasi ini menggunakan aliran steady dan incompressible yang dimodelkan pada Software ANSYS FLUENT. Geometri yang disimulasikan adalah kereta satu cars skala 1:1 dan skala 1:10, dimana kedua geometri memiliki konfigurasi setengah body tanpa bogie dan roda. Simulasi ini dilakukan pada ReH = 2.5 x 105 untuk geometri skala 1:10 dan ReH = 2.1 x 107 untuk geometri skala 1:1, dengan model turbulensi yang digunakan adalah k-omega-SST. Boundary condition yang digunakan berupa velocity inlet pada domain inlet, pressure outlet pada domain outlet, symmetry pada dinding domain, serta moving wall pada ground. Data yang disajikan adalah berupa data kontur dan data grafik, dimana kontur yang diaanalisis adalah berupa kontur kecepatan,non dimensi, kontur koefisien tekanan, dan kontur pada daerah shear layer. Kemudian analisis dilakukan pada data berupa grafik CP, CD, dan CL yang didapatkan setelah simulasi.
Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah penurunan nilai ground clearance dari 0.06H menjadi 0.04H berpengaruh pada koefisien aerodinamis berupa penurunan koefisien drag sebesar 6.115% dan peningkatan koefisien lift negative sebesar 14.114% dimana hasil ini didukung dengan adanya pengurangan vortex di daerah wake yang terbentuk di belakang body kereta. Hasil selanjutnya yang didapatkan adalah dengan adanya pengurangan ground clearance terjadi penurunan nilai distribusi koefisien tekanan di daerah underbody kereta sehingga meningkatkan gaya lift negatif yang bekerja pada kereta. Penggunaan geometri dengan skala 1:10 pada ReH = 2 x 105 tidak merepresentasikan keadaan yang sebenarnya pada kondisi skala penuh dengan ReH = 2 x 107.
=====================================================================================================
In line with population growth in Indonesia, the complexity of transportation problems must become a priority. To meet the people's need for land transportation that is safe, comfortable, and efficient, PT. INKA has launched the Jakarta-Surabaya high-speed train planned to run with a maximum speed of 300 km/hour. One of the important topics to be researched in implementing high-speed trains is the downforce caused by the train's ground clearance which affects the stability of the train while operating at high speeds. Several previous studies regarding the effect of ground clearance on high-speed trains have been carried out, where the results show the effect of ground clearance on the drag and negative lift/downforce of the train.
The research method in this simulation uses steady and incompressible flow modeled on ANSYS FLUENT software. The geometry simulated is a 1:1 scale and 1:10 scale single-car train, where both geometries have a half-body configuration without bogies and wheels. This simulation was carried out at ReH = 2.5 x 105 for 1:10 scale geometry and ReH = 2.1 x 107 for 1:1 scale geometry, with the turbulence model used was k-omega-SST. Boundary conditions are used in the form of velocity inlet on the inlet domain, pressure outlet on the outlet domain, symmetry on the domain wall, and moving wall on the ground. The data presented are in the form of contour data and graphic data, where the contours analyzed are in the form of non-dimensional velocity contours, pressure coefficient contours, and contours in the shear layer area. Then the analysis was carried out on the data in the form of CP, CD, and CL graphs obtained after the simulation.
The results obtained from this study are the decrease in the value of ground clearance from 0.06H to 0.04H has an effect on the aerodynamic coefficient in the form of a decrease in the drag coefficient by 6.115% and an increase in the negative lift coefficient by 14.114% where this result is supported by the reduction of vortex in the wake area formed in behind the car body. The next result obtained is that by reducing ground clearance, there is a decrease in the distribution value of the pressure coefficient in the underbody area of the train, thereby increasing the negative lift force acting on the train. The use of geometry with a scale of 1: 10 at ReH = 2 x 105 does not represent the actual situation at full-scale conditions with ReH = 2 x 107.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Kereta cepat, ground clearance, aerodinamis, koefisien drag, koefisien lift negatif, High speed train, ground clearance, aerodynamics, drag coefficient, negative lift coefficient.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ820 Wind power T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	HANIF IKHSANUDIN
Date Deposited:	04 Aug 2021 02:53
Last Modified:	04 Aug 2021 02:53
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/84774

Actions (login required)

View Item