Analisis Aerodinamis Kereta Api Dan Tingkat Tekanan Bunyi Menggunakan Software Ansys Fluent

Ramadhon, Mohammad Arsyi (2025) Analisis Aerodinamis Kereta Api Dan Tingkat Tekanan Bunyi Menggunakan Software Ansys Fluent. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5001211074-Undergraduate_Thesis.pdf Download (11MB)

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis performa aerodinamis dan karakteristik tekanan bunyi (Sound Pressure Level) pada kereta api menggunakan pendekatan numerik berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD) melalui perangkat lunak ANSYS Fluent. Studi ini mencakup empat tujuan utama: mengevaluasi distribusi tekanan pada kontur bodi kereta, menentukan nilai koefisien drag (Cd) dan lift (Cl), serta membandingkan hasil simulasi SPL dengan data eksperimental. Dua desain kereta dengan konfigurasi geometri yang berbeda digunakan untuk melihat pengaruh bentuk bodi terhadap performa aerodinamika dan akustik. Hasil simulasi menunjukkan bahwa akumulasi tekanan tinggi di bagian frontal kereta dan tekanan rendah di bagian ekor menyebabkan peningkatan gaya hambat dan potensi instabilitas aliran. Desain kereta kedua dengan bentuk lebih streamline menunjukkan nilai C_d dan C_l yang lebih rendah, mengindikasikan efisiensi aerodinamis yang lebih baik. Selain itu, simulasi SPL menggunakan metode Ffowcs Williams–Hawkings menunjukkan korelasi signifikan antara daerah wake turbulent dengan peningkatan tekanan bunyi. Hasil simulasi SPL mendekati nilai eksperimen yang diukur secara langsung pada sisi bodi kereta, dengan deviasi yang wajar. Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa desain geometrik kereta memiliki pengaruh yang signifikan terhadap performa aerodinamis dan tingkat tekanan bunyi. Temuan ini dapat dijadikan dasar dalam pengembangan desain kereta api yang efisien, stabil, dan ramah lingkungan dari segi akustik. Setelah dilakukan simulasi dan pengukuran, didapatkan hasil simulasi, menampilkan hasil kontur tekanan terbesar pada desain kereta api pertama sebesar 992 Pa pada kecepatan 120 km/jam. Sedangkan desain kereta api kedua memiliki tekanan terbesar sebesar 444 Pa. Koefisien hambat (C_d) terbesar pada desain pertama sebesar 1,3, koefisien hambat desain kedua 0,5. Koefisien angkat (C_l) desain pertama terbesar sebesar 0,024 koefisien angkat desain kedua 0,022. Pada simulasi, nilai SPL pada belakang kereta desain kedua sebesar 66 dB pada kecepatan 120 km/jam. Pada hasil pengukuran, nilai SPL pada samping kereta sebesar 107 dB pada kecepatan 118 km/jam. Perbedaan nilai SPL tersebut terjadi karena perbedaan desain kereta dan letak posisi mikrofon.
==================================================================================================================================
This study aims to analyze the aerodynamic performance and sound pressure characteristics (SPR) of a train using a numerical approach based on Computational Fluid Dynamics (CFD) through ANSYS Fluent software. This study covers four main objectives: evaluating the pressure distribution on the train body contour, determining the drag (Cd) and lift (Cl) coefficients, and comparing the SPR simulation results with experimental data. Two train designs with different geometric configurations are used to observe the effect of body shape on aerodynamic and acoustic performance. The simulation results show that the accumulation of high pressure in the frontal part of the train and low pressure in the tail causes an increase in drag and potential flow instability. The second train design with a more streamlined shape shows lower C_d and C_l values, indicating better aerodynamic efficiency. In addition, SPR simulation using the Ffowcs Williams–Hawkings method shows a significant correlation between the turbulent wake region and the increase in sound pressure. The SPR simulation results are close to the experimental values measured directly on the side of the train body, with a reasonable deviation. Overall, this study shows that the geometric design of the train has a significant influence on aerodynamic performance and sound pressure levels. These findings can be used as a basis for developing efficient, stable, and environmentally friendly train designs in terms of acoustics. After simulations and measurements, the simulation results were obtained, showing the results of the largest pressure contour in the first train design of 992 Pa at a speed of 120 km/h. While the second train design has the largest pressure of 444 Pa. The largest drag coefficient (C_d) in the first design is 1.3, the second design drag coefficient is 0.5. The largest lift coefficient (C_l) of the first design is 0.024, the second design lift coefficient is 0.022. In the simulation, the SPL value at the rear of the second design train is 66 dB at a speed of 120 km/h. In the measurement results, the SPL value at the side of the train is 107 dB at a speed of 118 km/h. The difference in SPL values occurs due to differences in train design and microphone position.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Aerodinamis, Bernoulli, Tingkat Tekanan Bunyi, Turbulensi Aerodynamic, Bernoulli, Sound Pressure Level, Turbulence
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC151 Fluid dynamics Q Science > QC Physics > QC221 Acoustics. Sound
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mohammad Arsyi Ramadhon
Date Deposited:	06 Aug 2025 02:15
Last Modified:	06 Aug 2025 02:15
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127642

Actions (login required)

View Item