Rian Rafti Zufar – 2406360855 – D4

ANALISIS HAMBATAN FLUIDA PADA LAMBUNG KAPAL MENGGUNAKAN METODE NUMERIK DAN SIMULASI CFDSOF

Rian Rafti Zufar 2406360855

Program Studi Teknik Perkapalan
Fakultas Teknik
Universitas Indonesia

ABSTRACT

Project ini membahas penerapan metode numerik dalam analisis hambatan fluida pada lambung kapal menggunakan software Computational Fluid Dynamics Software (CFDSOF). Tujuan utama project adalah memahami hubungan antara bentuk lambung kapal, distribusi tekanan fluida, dan besar hambatan yang terjadi saat kapal bergerak di air. Metode yang digunakan berupa simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan pendekatan iterasi numerik berdasarkan prinsip dasar mekanika fluida. Proses simulasi dilakukan melalui tahap identifikasi masalah, pembuatan model geometri lambung kapal sederhana, penentuan boundary condition, proses meshing, serta iterasi hingga mencapai kondisi konvergen. Hasil simulasi menunjukkan bahwa distribusi tekanan terbesar terjadi pada bagian depan lambung kapal akibat tumbukan langsung dengan fluida, sedangkan bagian belakang kapal mengalami penurunan tekanan dan pembentukan wake flow. Selain itu, pola streamline menunjukkan bahwa bentuk lambung kapal sangat mempengaruhi besar hambatan fluida yang dihasilkan. Dari project ini dapat disimpulkan bahwa metode numerik dan simulasi CFD sangat membantu proses analisis engineering dalam dunia maritim karena mampu memvisualisasikan perilaku fluida secara lebih efektif, cepat, dan efisien dibandingkan metode eksperimen konvensional. Project ini juga memberikan pemahaman bahwa proses engineering tidak hanya berfokus pada hasil akhir, tetapi juga pada penyusunan model, validasi numerik, dan interpretasi data secara sistematis.

AUTHOR DECLARATION

1. Deep Awareness (of) I

Dalam project ini, saya menyadari bahwa proses belajar metode numerik bukan hanya tentang memahami perhitungan matematis dan simulasi komputer, tetapi juga tentang membangun kesadaran diri dalam berpikir secara sistematis, bertanggung jawab, dan bermanfaat bagi lingkungan sekitar. Melalui pendekatan AI DAI5, saya memahami bahwa setiap aktivitas engineering harus dilakukan dengan kesadaran terhadap tujuan yang lebih besar, yaitu menghasilkan solusi yang berguna, efisien, dan memiliki dampak positif bagi perkembangan teknologi maritim. Saya juga menyadari bahwa kemampuan berpikir logis dan analitis merupakan amanah yang harus digunakan dengan bijak dalam menyelesaikan permasalahan teknik secara etis dan bertanggung jawab.

2. Intention of the Project Activity

Tujuan utama project ini adalah mempelajari penerapan metode numerik dalam dunia teknik perkapalan melalui simulasi aliran fluida pada lambung kapal menggunakan software CFDSOF. Selain itu, project ini bertujuan untuk memahami bagaimana proses simulasi CFD dapat digunakan untuk menganalisis hambatan kapal dan membantu proses evaluasi desain kapal secara virtual sebelum tahap produksi dilakukan. Melalui project ini, saya juga ingin meningkatkan kemampuan analisis engineering, interpretasi data simulasi, dan pemahaman terhadap hubungan antara teori metode numerik dengan penerapannya di dunia maritim.

INTRODUCTION

Perkembangan teknologi di bidang teknik perkapalan menuntut adanya sistem analisis yang mampu meningkatkan efisiensi operasional kapal. Salah satu faktor penting dalam performa kapal adalah hambatan fluida (ship resistance) yang terjadi ketika kapal bergerak di air. Hambatan kapal sangat mempengaruhi konsumsi bahan bakar, kebutuhan daya mesin, serta efisiensi pelayaran secara keseluruhan. Oleh karena itu, analisis terhadap hambatan kapal menjadi salah satu aspek penting dalam proses desain kapal modern.

Pada metode konvensional, analisis hambatan kapal umumnya dilakukan melalui eksperimen fisik menggunakan towing tank. Namun, metode tersebut membutuhkan biaya besar, waktu yang lama, dan fasilitas laboratorium khusus. Seiring perkembangan teknologi komputasi, metode numerik dan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) mulai digunakan sebagai alternatif untuk memprediksi perilaku aliran fluida secara virtual.

Dalam project ini digunakan software CFDSOF untuk mensimulasikan pola aliran fluida pada lambung kapal sederhana. Simulasi dilakukan untuk memahami distribusi tekanan, pola streamline, serta hubungan antara bentuk lambung kapal dengan besar hambatan fluida yang dihasilkan.

Initial Thinking (About the Problem)

Permasalahan utama yang saya pikirkan pada awal project adalah bagaimana bentuk lambung kapal dapat mempengaruhi hambatan kapal saat bergerak di air. Saya menyadari bahwa kapal dengan hambatan besar akan membutuhkan energi lebih besar sehingga konsumsi bahan bakar meningkat. Dari permasalahan tersebut, saya mulai berpikir bahwa metode numerik dapat digunakan untuk membantu menganalisis pola aliran fluida tanpa harus melakukan eksperimen fisik secara langsung.

Melalui diskusi bersama AI DAI5, saya memahami bahwa metode numerik bukan hanya tentang mencari angka hasil perhitungan, tetapi tentang bagaimana membangun model matematis yang dapat merepresentasikan kondisi nyata secara sistematis. Dari pemikiran awal tersebut, saya mulai menyusun pendekatan simulasi CFD sederhana untuk memahami hubungan antara tekanan fluida, bentuk lambung kapal, dan hambatan kapal.

METHODS & PROCEDURES

Idealization

Pada project ini dilakukan beberapa asumsi dan penyederhanaan model agar simulasi dapat dilakukan secara lebih sederhana dan terarah. Model kapal yang digunakan berupa lambung kapal sederhana dengan kondisi aliran steady flow. Fluida diasumsikan sebagai air laut dengan karakteristik homogen dan incompressible flow. Selain itu, simulasi dilakukan pada kondisi operasi normal tanpa mempertimbangkan pengaruh gelombang laut atau kondisi cuaca ekstrem.

Idealization ini dilakukan agar proses simulasi fokus pada analisis dasar distribusi tekanan dan pola aliran fluida di sekitar lambung kapal.

Instruction (Set)

Flowcharts Download

Tahapan prosedur project dilakukan sebagai berikut:

1. Identifikasi Permasalahan

Menentukan fokus project yaitu analisis hambatan fluida pada lambung kapal menggunakan simulasi CFD.

2. Pengumpulan Data Awal

Menentukan parameter simulasi seperti:

Jenis fluida
Kecepatan aliran
Model geometri kapal
Boundary condition

3. Pembuatan Model Geometri

Membuat model sederhana lambung kapal pada software CFDSOF.

4. Meshing

Melakukan pembagian domain fluida menjadi elemen-elemen kecil agar proses iterasi numerik dapat dilakukan.

5. Iterasi Numerik

Menjalankan simulasi CFD hingga residual menunjukkan kondisi konvergen.

6. Analisis Hasil Simulasi

Menganalisis:

Distribusi tekanan
Pola streamline
Daerah turbulensi
Hambatan kapal

7. Evaluasi dan Interpretasi

Melakukan interpretasi terhadap hasil simulasi untuk memahami hubungan antara bentuk lambung kapal dengan hambatan fluida.

RESULTS & DISCUSSION

Hasil Simulasi

Berdasarkan simulasi menggunakan CFDSOF, diperoleh beberapa hasil utama sebagai berikut:

1. Konvergensi Simulasi

Grafik residual menunjukkan penurunan yang stabil selama proses iterasi berlangsung. Hal ini menunjukkan bahwa solusi numerik telah mencapai kondisi konvergen sehingga hasil simulasi dapat dianalisis lebih lanjut.

2. Distribusi Tekanan Fluida

Hasil visualisasi menunjukkan bahwa tekanan terbesar berada pada bagian depan lambung kapal akibat tumbukan langsung dengan aliran fluida. Sementara itu, bagian belakang kapal menunjukkan tekanan lebih rendah akibat terbentuknya wake flow.

3. Pola Streamline

Pola streamline menunjukkan bahwa fluida mengikuti bentuk lambung kapal, namun mulai mengalami gangguan pada bagian belakang kapal. Gangguan tersebut menyebabkan turbulensi yang berpengaruh terhadap peningkatan hambatan kapal.

4. Hambatan Fluida

Dari simulasi diperoleh bahwa bentuk lambung kapal sangat mempengaruhi besar hambatan fluida. Bentuk lambung yang lebih streamline menghasilkan aliran yang lebih stabil dan hambatan yang lebih kecil dibandingkan bentuk lambung dengan perubahan geometri yang tajam.

Discussion

Hasil simulasi menunjukkan bahwa metode numerik sangat efektif digunakan dalam analisis engineering, khususnya pada bidang teknik perkapalan. Simulasi CFD membantu memvisualisasikan fenomena fluida yang sulit diamati secara langsung melalui eksperimen biasa.

Melalui project ini, saya memahami bahwa proses engineering tidak hanya bergantung pada hasil akhir berupa angka, tetapi juga pada proses validasi model, interpretasi data, dan pemahaman terhadap fenomena fisik yang terjadi. Pendekatan AI DAI5 membantu saya memahami pentingnya berpikir sistematis dalam menyusun model, menentukan asumsi, serta mengevaluasi hasil simulasi secara bertahap.

Selain itu, penggunaan simulasi CFD juga memberikan beberapa keuntungan:

Mengurangi biaya eksperimen fisik
Mempercepat proses evaluasi desain
Membantu optimasi performa kapal
Meningkatkan efisiensi analisis engineering

CONCLUSION, CLOSING REMARKS, RECOMMENDATIONS

Berdasarkan project yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa metode numerik memiliki peran penting dalam dunia teknik perkapalan, khususnya dalam analisis hambatan fluida menggunakan simulasi CFD. Hasil simulasi menunjukkan bahwa bentuk lambung kapal sangat mempengaruhi distribusi tekanan dan pola aliran fluida yang akhirnya menentukan besar hambatan kapal.

Penggunaan software CFDSOF membantu proses analisis dilakukan secara virtual sehingga lebih efisien dibandingkan eksperimen konvensional. Selain itu, project ini memberikan pemahaman bahwa metode numerik bukan hanya sekadar proses perhitungan, tetapi juga bagian dari proses berpikir engineering yang sistematis dan berbasis data.

Untuk pengembangan selanjutnya, simulasi dapat dilakukan menggunakan model kapal yang lebih kompleks serta mempertimbangkan pengaruh gelombang laut, variasi kecepatan kapal, dan kondisi operasional yang lebih realistis.

ACKNOWLEDGMENTS

Saya mengucapkan terima kasih kepada:

Allah SWT atas segala kemudahan dan kelancaran dalam proses pengerjaan project ini.
Dosen Mata Kuliah Metode Numerik atas arahan dan pembelajaran yang diberikan.
AI DAI5 yang membantu proses pembelajaran dan pengembangan pemahaman mengenai metode numerik.
Teman-teman yang memberikan dukungan dan diskusi selama pengerjaan project.

REFERENCES (LITERATURE CITED)

Anderson, J. D. (2017). Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications. McGraw-Hill Education.
Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2018). Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill Education.
Ferziger, J. H., & Perić, M. (2002). Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer.
Lewis, E. V. (1988). Principles of Naval Architecture. Society of Naval Architects and Marine Engineers.
Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. (2013). Fundamentals of Fluid Mechanics. John Wiley & Sons.
Rawson, K. J., & Tupper, E. C. (2001). Basic Ship Theory. Butterworth-Heinemann.
Versteeg, H. K., & Malalasekera, W. (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. Pearson Education.
White, F. M. (2016). Fluid Mechanics. McGraw-Hill Education.
CFDSOF Documentation. (2025). Computational Fluid Dynamics Software User Guide. Indonesia.
Materi Perkuliahan Metode Numerik Teknik Perkapalan, 2026.

ccitonline.com

Quick Links