Dalam industri otomotif dan transportasi, efisiensi bahan bakar merupakan salah satu aspek paling krusial. Pada kendaraan besar seperti truk, gaya hambat udara (aerodynamic drag) menyumbang porsi terbesar terhadap konsumsi bahan bakar saat melaju di kecepatan tinggi. Oleh karena itu, melakukan simulasi CFD aerodinamika truk menjadi langkah penting dalam tahap perancangan bodi kendaraan.

Perangkat lunak Computational Fluid Dynamics (CFD) komersial sering kali membutuhkan biaya lisensi yang sangat mahal. Beruntung, terdapat OpenFOAM, yaitu perangkat lunak simulasi berbasis open-source yang tangguh dan dapat digunakan secara gratis baik untuk kebutuhan akademis maupun komersial.

Ringkasan Tutorial: Pada artikel ini, kita akan membahas alur kerja lengkap simulasi external flow aerodinamika truk 3D memanfaatkan template dari PT Tensor, mulai dari preparasi geometri, meshing, running solver, hingga visualisasi di ParaView.

5 Langkah Utama Simulasi CFD Aerodinamika Truk di OpenFOAM 

Langkah 1: Preparasi Geometri dan Penggunaan Template 

Memulai simulasi OpenFOAM dari awal membutuhkan konfigurasi file teks numerik yang cukup rumit. Untuk mempermudah proses, kita dapat memanfaatkan template siap pakai.

  • Unduh template simulasi dari website resmi OpenFOAM Indonesia atau repository GitHub PT Tensor.
  • Tempatkan file geometri 3D dari truk berformat .stl atau .obj di dalam folder constant/triSurface.
  • Template ini telah dilengkapi dengan parameter numerik, boundary conditions, dan model turbulensi yang dikonfigurasi khusus untuk aliran eksternal (external flow).

Langkah 2: Pembentukan Domain Komputasi dengan BlockMesh 

Langkah selanjutnya adalah membuat domain fluida berbentuk kotak di luar bodi truk.

  1. Gunakan fungsi perintah surfaceCheck pada terminal untuk mengecek ukuran batas ekstrem (bounding box) dari model 3D truk:
  2. Bash

    surfaceCheck constant/triSurface/[nama_file].stl
  3. Buka file system/blockMeshDict dan sesuaikan titik koordinat domain agar mencakup seluruh area truk dengan jarak inlet, outlet, dan boundary yang memadai.
  4. Atur resolusi dan rasio ekspansi sel mes, lalu jalankan perintah blockMesh.

Langkah 3: Pemotongan Mes Detail Menggunakan SnappyHexMesh 

Untuk menghasilkan mes yang fleksibel dan mengikuti lekukan bodi truk 3D, kita memanfaatkan fitur snappyHexMesh.

  • Buka berkas system/snappyHexMeshDict dan pastikan nama objek STL sesuai dengan file yang berada di folder triSurface.
  • Atur refinement box untuk meningkatkan kerapatan elemen mes secara spesifik di area sekitar bodi truk tanpa membebani memori di seluruh domain.
  • Pastikan koordinat locationInMesh berada di dalam domain udara (di luar objek truk).
  • Eksekusi perintah pemotongan mes:
Bash

snappyHexMesh -overwrite

Langkah 4: Running Simulasi Paralel Menggunakan Solver SimpleFoam 

Simulasi aliran udara steady-state dan incompressible pada truk dilakukan menggunakan solver simpleFoam.

  1. Membagi domain mes menjadi beberapa bagian prosesor melalui diksional system/decomposeParDict agar eksekusi berjalan paralel dan lebih cepat.

  2. Jalankan simulasi dengan perintah paralel:

    Bash

    mpirun -np 8 simpleFoam -parallel

  3. Pantau nilai gaya hambat (Drag Force) dan gaya angkat (Lift Force) pada folder postProcessing/forces hingga grafik menunjukkan konvergensi.

Langkah 5: Post-Processing dan Visualisasi Hasil di ParaView 

Setelah iterasi selesai, rekonstruksi kembali domain komputasi yang terpisah menggunakan perintah:

Bash

reconstructPar

Buka aplikasi ParaView dan jalankan analisis visualisasi:

  • Analisis Distribusi Tekanan: Tampilkan kontur tekanan pada permukaan bodi truk untuk mengidentifikasi area hambatan tertinggi.
  • Analisis Kecepatan & Streamline: Buat Streamlines (garis arus udara) untuk melihat terbentuknya pusaran angin (vortex/wake region) di belakang truk.

Tabel Rangkuman Perintah Penting OpenFOAM

Perintah (Command) Fungsi Utama dalam Simulasi
surfaceCheck [file_stl] Mengecek dimensi bounding box geometri 3D.
blockMesh Membuat mes wadah/domain eksternal.
snappyHexMesh -overwrite Memotong dan menghaluskan mes sesuai bentuk objek.
decomposePar Membagi mes untuk komputasi paralel multi-core.
reconstructPar Menggabungkan hasil simulasi paralel menjadi satu kesatuan.

Kesimpulan

Simulasi CFD aerodinamika truk menggunakan OpenFOAM memberikan solusi berbiaya rendah dengan akurasi tinggi bagi engineer maupun akademisi. Dengan memanfaatkan alur kerja yang terstruktur dan bantuan template, proses perancangan bentuk bodi kendaraan yang lebih efisien dan hemat energi dapat dilakukan secara optimal.