Alif Fadhlurrahman Kurniawan – 2406349751 – Metode Numerik 03 – Laporan Akhir Projek Optimasi – D4

A. Project Title

Optimasi Kecepatan Ekonomis Kendaraan Angkut (Bluff Body): Keseimbangan Biaya Bahan Bakar dan Waktu Tempuh.

B. Author Complete Name

Alif Fadhlurrahman Kurniawan

C. Affiliation

Mahasiswa Teknik Mesin, Universitas Indonesia dengan NPM 2406349751

D. Abstract

Makalah ini membahas mengenai projek mencari titik kecepatan optimal sebuah kendaraan angkut atau truk dapat berjalan untuk meminimalkan biaya bahan bakar dan meminimalkan waktu tempuh. Projek ini menggunakan beberapa software seperti Autodesk Inventor, VisualFoam.com, Paraview, Ubuntu, dan (web code) untuk mendapatkan titik optimal. Selain itu projek ini menggunakan kerangka berpikir DAI5 untuk pendekatan yang lebih holistik.

E. Author Declaration

1. Deep Awareness (of) I

Dalam mengerjakan simulasi komputasi ini, saya menyadari bahwa kemampuan untuk memahami hukum fisika dan mekanika fluida pada dasarnya adalah anugerah dari Tuhan Yang Maha Esa. Keseimbangan gaya aerodinamika yang kita pelajari menjadi bukti nyata betapa teraturnya alam semesta ciptaan-Nya. Oleh karena itu, proyek ini bukan sekadar tugas teknis, melainkan sebuah pengingat akan keterbatasan manusia sekaligus bentuk rasa syukur kepada Sang Khalik atas ilmu yang bisa kita pelajari dari alam.

2. Intention of the Project Activity

Tujuan utama dari proyek ini adalah menemukan kecepatan operasional yang paling ekonomis untuk kendaraan bluff-body, dengan menyeimbangkan efisiensi waktu dan konsumsi bahan bakar. Lebih dari sekadar perhitungan teknis, penelitian ini juga didorong oleh kesadaran akan etika engineering dan tanggung jawab lingkungan. Harapannya, riset ini dapat membantu menekan pemborosan bahan bakar, mendukung praktik industri logistik yang lebih ramah lingkungan, dan memberikan solusi praktis yang bermanfaat bagi masyarakat.

F. Introduction

Seringkali di jalanan dapat ditemukan berbagai truk yang berjalan dengan kecepatan rendah. Untuk beberapa kalangan, kecepatan tersebut membebani karena menghambat perjalanan menjadi membutuhkan waktu yang lebih lama. Akan hal tersebut, pada projek ini mengambil sudut pandang pemilik perusahaan (employer supir truk), sebenarnya berapa kecepatan yang dapat menghemat total biaya perjalanan tapi tidak memberatkan sesama pengguna jalan.

Pemikiran Awal (Initial Thinking)

Secara garis besar, projek ini dapat dibagi menjadi beberapa langkah yaitu pemodelan, simulasi CFD, pengolahan data, dan terakhir hasil akhir. Pemodelan merupakan tahapan yang memodelkan kendaraan truk yang akan dimasukkan ke simulasi CFD. Kemudian Simulasi CFD dilakukan untuk mendapatkan nilai drag force dari model yang dibuat untuk beberapa kecepatan yaitu pada kecepatan 10, 30, 50, 70, dan 90 km/h. Setelah mendapatkan drag force akan digunakan untuk mencari laju konsumsi bahan bakar liter per jam yang akan dikalikan dengan harga bahan bakar saat ini, selain itu akan mengalikan upah supir per jam dengan waktu untuk menyamakan dimensi semua parameter kemudian dijumlahkan untuk mendapatkan total biaya yang dikeluarkan untuk setiap kecepatan. lalu, total biaya dapat di plot menjadi grafik biaya vs kecepatan untuk melihat kecepatan yang membutuhkan biaya paling kecil. Namun, untuk lebih di spesifik kan akan menggunakan metode numerik dari data-data yang dimiliki untuk mencari kecepatan optimal yang tidak digunakan pada simulasi.

G. Methods & Procedures

Idealisasi

Selama projek ini ada beberapa nilai yang diasumsikan atau disimplifikasi supaya selama proses pengerjaan tidak terlalu kompleks. Projek ini menggunakan model dari truk Isuzu Elf NMR yang disimplifikasi dari berbagai aspek mulai dari bentuk yang hanya memodelkan komponen-komponen penting.

Selain itu, Pada simulasi CFD menggunakan VisualFoam ada beberapa hal dan nilai yang diasumsikan seperti aliran yang diasumsikan incompressible dan juga steady state. Pada proses mengolah data untuk mendapatkan hasil akhir juga mengasumsikan beberapa hal seperti dikonsider efisiensi drivetrain yang diasumsikan konstan pada 85%, Brake Specific Fuel Consumption (BSFC) yang digunakan untuk menghitung penggunaan bensin juga diasumsikan menggunakan standar kendaraan truk menengah dan mengambil nilai konstan 220g/kWh, dan terakhir upah supir diasumsikan dibayar per jam dengan nilai Rp31.800 setelah mengambil nilai rata-rata gaji per bulan supir dengan waktu kerja selama sebulan.

2. Instruksi

Pemodelan

Model Truk menggunakan dimensi yang dipublikasi oleh manufacturer yang kemudian dibuat model simplifikasi truk Isuzu Elf NMR pada Autodesk Inventor dengan skala 1:1 dengan satuan meter. Beberapa bagian model truk yang disimplifikasi adalah spion, ban yang rigid, permukaan halus, dll.

Input Parameter

Setelah model sudah jadi, model dapat dimasukkan ke Website VisualFoam.com untuk menentukan input, dan parameter-parameter lainnya. Kebanyakan setting pada VisualFoam saya gunakan setting default dengan beberapa setting yang menyesuaikan dengan performa perangkat. Kecepatan yang digunakan untuk simulasi ada 10, 30, 50, 70, dan 90 km/h. Setelah semua input dan parameter selesai diatur, file dapat di export untuk lanjut ke simulasi.

Simulasi

Sebelum memulai simulasi diperlukan untuk menyiapkan beberapa software untuk menjalankan simulasi seperti OpenFoam, Paraview, Ubuntu (WSL) untuk menjalankan simulasi. Simulasi dilakukan menggunakan software Openfoam yang diberikan command pada terminal yang disediakan oleh ubuntu. Selama proses ini dapat dilakukan troubleshooting input parameter dengan mengubah secara manual input parameter dengan membuka notes dari file yang di export dari VisualFoam. Ketika simulasi berhasil, untuk mendapatkan nilai drag force dapat menggunakan command khusus yang akan menampilkan drag force nya. Kemudian file yang di export sebelumnya dapat di copy paste untuk di ubah kecepatan untuk menganalisis model dalam kecepatan lainnya. Selain itu, dapat menggunakan softwar Paraview untuk melihat secara 3D hasil simulasi CFD dari model.

Pengolahan Data

Drag force yang didapatkan dapat dikalkulasikan menjadi power yang diperlukan dengan mengalikan drag force dengan kecepatan dan dibagi 1000 untuk mendapatkan power dalam satuan kWh. power tersebut akan dibagi 0.85 untuk mengkonsiderasi efisiensi drivetrain yang mengurangi efisiensi sebesar 15% kemudian dikalikan dengan Brake-Specific Fuel Consumption (BSFC) standar untuk truk menengah sebesar 220 g/kWh untuk mendapatkan mass rate bensinyang dibakar dalam satuan kg/h. kemudian mass rate dikalikan densitas bensin diesel yaitu sekitar 0.832 kg/liter untuk mendapatkan konsumsi bensin dalam satuan liter per jam

Kemudian untuk mendapatkan total biaya upah dapat mengalikan upah supir per jam dengan waktu tempuh masing-masing kecepatan. Terakhir, jumlahkan biaya bensin dan upah supir kemudian plot menjadi grafik.

Metode Numerik

Untuk mendapatkan nilai kecepatan yang lebih spesifik, akan menggunakan metode numerik atau lebih tepatnya curve fitting untuk mendapatkan persamaan untuk membuat garis yang menggambarkan titik-titik pada grafik. Kemudian akan menggunakan root finding untuk mencari nilai optimalnya. Untuk memudahkan proses metode numerik akan menggunakan Coding pada Google Colab.

Untuk Curve Fitting, lebih spesifiknya menggunakan least square method akan menggunakan codingan untuk mendapatkan persamaan regresi. Didapatkan persamaan regresi:

C(v) = -3.314 x^3 + 678.4 x^2 – 4.195 * 10^4 + 9.9 * 10^5

Lalu menggunakan root finding dengan mendapatkan turunan pertam persamaan regresi sama dengan nol untuk mendapatkan nilai kecepatan optimal.

Didapatkan kecepatan optimal untuk mengurangi biaya 47.33 km/jam dengan biaya sebesar Rp172.925

Adapun codingan yang digunakan dapat diuraikan langkah-langkahnya menjadi sebuah flowchart seperti pada gambar dibawah.

H. Results & Discussion

Dari yang sudah ditampilkan pada pembahasan sebelumnya, dari data simulasi CFD, kecepatan 50 km/jam merupakan kecepatan paling optimal diantara kecepatan yang diuji pada simulasi CFD. Namun dengan metode numerik dapat menentukan kecepatan optimal selain dari kecepatan yang diujikan yaitu dengan curve fitting (least square method) dan root finding didapatkan kecepatan optimal yaitu 47.33 km/jam dengan biaya yang dikeluarkan sebesar Rp172.925 untuk sekali perjalanan.

Untuk pengerjaan projek ini dapat dirangkum menjadi sebuah flowchart yang ada dibawah ini.

Adapun untuk semua blog yang menjelaskan progres projek dan progres belajar mandiri saya selama menyusun projek ini dapat dilihat pada list dibawah.

c1) 26 April 2026 https://ccitonline.com/wp/2026/04/12/metode-numerik-03-perkenalan-diri-alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751/

d1) 4 Mei 2026 https://ccitonline.com/wp/2026/04/26/alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-metode-numerik-03-progres-projek/

c2) https://ccitonline.com/wp/2026/05/24/alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-metode-numerik-03-c2/

d2)https://ccitonline.com/wp/2026/05/04/alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-metode-numerik-03-progres-projek-optimasi/

c3)https://ccitonline.com/wp/2026/05/15/alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-metode-numerik-03-cfdsof/

d3)https://ccitonline.com/wp/2026/05/11/metode-numerik-03-alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-progres-projek/

c4)https://ccitonline.com/wp/2026/05/24/alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-metode-numerik-03-c4/

d4)https://ccitonline.com/wp/2026/05/17/alif-fadhlurrahman-kurniawan-2406349751-metode-numerik-03-laporan-akhir-projek-optimasi/

I. Conclusion, Closing Remarks, Recommendations

Salah satu kesimpulan akhir dari projek optimasi ini adalah kecepatan optimal yang ekonomis untuk truck angkut (sesuai model). Namun, saya ingin menambahkan mengenai kesimpulan akhir yang saya dapatkan dari metode numerik yaitu dengan metode numerik dapat memudahkan perhitungan atau kalkulasi sesuatu yang sulit untuk dilakukan secara analitis seperti pada projek tadi akan sangat sulit untuk mensimulasikan satu per satu kecepatan secara spesifik sehingga didapatkan nilai 47.33 km/jam namun dengan metode numerik dapat memudahkan hal tersebut.

K. (References) Literature Cited