Studi Numerik Performa Aerodinamika Desain Kereta Semicepat Jakarta - Surabaya dengan Pengaruh Dinding Bangunan di Satu Sisi

Amri, Quraisy (2020) Studi Numerik Performa Aerodinamika Desain Kereta Semicepat Jakarta - Surabaya dengan Pengaruh Dinding Bangunan di Satu Sisi. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000117_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Transportasi merupakan media pendukung setiap kegiatan manusia yang terkait mobilisasi barang maupun manusia dalam kehidupan. Data Badan Pusat Statistik mencatat jumlah pengguna jasa layanan kereta api pada 2017 naik 11,78% dibanding tahun sebelumnya sehingga ketepatan waktu dari transportasi itu sendiri sangat dibutuhkan. Selain itu, berdasarkan data sumber Kepolisian Republik Indonesia yaitu 9% faktor kecelakaan karena kendaraan, 30% faktor kecelakaan karena prasarana dan lingkungan. Untuk mengatasi masalah yang terjadi maka diperlukan analisis pada kereta salah satunya, yaitu menganalisis aerodinamis dari kereta. Sistem Aerodinamis ini sangat mempengaruhi sistem aliran disekitar kereta terutama saat kereta melewati objek atau dinding disekitar rel. Beberapa penelitian sebelumnya menunjukkan saat aliran udara yang dibatasi objek ataupun dinding di sepanjang rel dapat menyebabkan terjadinya distribusi tekanan dan kecepatan meningkat. Dalam penelitian ini dilakukan analisis terhadap variasi kecepatan dan jarak antar objek atau dinding disekitar rel kereta. Metode yang dilakukan pada penelitian ini adalah studi numerik tiga dimensi pada desain kereta semicepat dengan aliran steady dan incompressible yang menggunakan software ANSYS FLUENT. Bentuk geometri yang diuji adalah desain kereta semi cepat Jakarta – Surabaya dengan aksesoris – aksesoris yang terdapat pada body kereta disederhanakan sehingga bentuk body kereta halus. Pada penelitian ini melakukan dua variasi, yaitu variasi kecepatan dan variasi jarak antar kereta dan dinding atau objek. Variasi kecepatan inlet yang digunakan adalah konstan 33.33 dan 44.44 m/s. Variasi jarak antar kereta dan dinding atau objek adalah 2.35 dan 6 m. Turbulence model yang digunakan adalah k-ω SST (Shear-Stress Transport). Boundary condition untuk inlet adalah velocity inlet, outlet ialah pressure outlet, dinding kanan kiri atas diatur symmetry, dan untuk sisi bawah dan objek atau dinding ialah moving wall dikarenakan kereta dianggap diam sehingga kecepatan relatif udara sama dengan kecepatan kereta. Pengolahan data akan dilakukan setelah simulasi selesai. Data tersebut meliputi kontur kecepatan, kontur tekanan, koefisien tekanan dan koefisien drag. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kecepatan 33.33 m/s dan 44.44 m/s dengan kondisi jarak 2.35 m dinding bangunan ke pusat rel kereta memiliki koefisien drag lebih tinggi dibandingkan dengan jarak 6 m dinding bangunan ke pusat rel kereta. Jarak dinding bangunan yang semakin dekat akan memperbesar hambatan (nilai koefisien drag) yang dialami kereta. Pada jarak 2.35 m terdapat perbedaan nilai koefisien tekanan pada permukaan samping kereta, yaitu pada wall side kereta koefisien tekanan yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan open air side. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan jarak dinding bangunan mempengaruhi terhadap performa aerodinamika desain kereta semicepat Jakarta – Surabaya. ==================================================================================================== Transportation is one of the supportive means for every activities related to goods or human mobilization in the world. Badan Pusat Statistik’s data records the number of customer for railway services on 2017 increased by 11.78% compared to its previous year, so that the time accuracy of transportation itself is needed. Furthermore, based on the data from Kepolisian Republik Indonesia which is 9% vehicle accidents are caused by the vehicle, 30% accidents factor are caused by its facility and environment. To cope with the troubles that are happening, analysis on a train is needed specifically its aerodynamic analysis. This aerodynamic system has a big influence on the flow system of train’s surrounding especially when the train passes an object or walls surrounding the rail. Some past researches shown that when the air flow is limited by object or wall along the rail could cause pressures and speed’s distribution increases. On this research, the analysis toward variation of speed and gap between objects or walls around the rail has been done. The method that is conducted on this research is 3D numeric study on the medium speed train design with steady and incompressible flow with the help of ANSYS FLUENT for the simulation. The geometry shape that is tested is medium speed train’s design for Jakarta-Surabaya line with a simplified train body accessories so that the body shape is smooth. On this research, there are two kind of variation which are speed and gap between train and objects or walls variation. The inlet speed variation this research used are constant 33.33 and 44.44 m/s. The gap variation between train and wall or object are 2.35 and 6 m. The turbulence model this research used is k-ω SST (Shear-Stress Transport). The boundary condition for inlet are velocity inlet, outlet is pressure outlet, the upper right and left are configured to be symmetric, and for the lower and object or wall are moving wall because the train is assumed to be idle so that the air relative speed is equal to the train speed. The data processing is done after simulation ends. The data consist of speed contour, pressure contour, pressure coefficient and drag coefficient. The result of this research shows that on speed 33.33 m/s and 44.44 m/s with the gap condition of 2.35 m wall built to the centre rail has higher drag coefficient compared to the gap condition of 6 m. the shorter gap condition of the wall will increase resistance (drag coefficient value) that is experienced by the train. On the gap of 2.35 m there is a difference of pressure coefficient value on the side surface of the train, which is on the train wall side the produced pressure coefficient is smaller compared to the open air side. This shows that different wall gap affect the aerodynamic performance of the Jakarta-Surabaya medium speed train design.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Kereta Semicepat, Aerodinamis, Kontur Kecepatan, Kontur Tekanan, Koefisien Pressure, Koefisien Drag ==================================================================================== Medium Speed Train, Aerodynamics, Velocity Contour, Pressure Contour, Pressure Coefficient, Drag Coefficient.
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage.
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions: Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Quraisy Amri
Date Deposited: 21 Aug 2020 05:50
Last Modified: 21 Aug 2020 05:50
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/77952

Actions (login required)

View Item View Item