Studi Numerik Pengaruh Deflector Pada Dinding Kanal Air Terhadap Kinerja Turbin Air Savonius

Kurniawan, Aldi Satria Pratama (2023) Studi Numerik Pengaruh Deflector Pada Dinding Kanal Air Terhadap Kinerja Turbin Air Savonius. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000003-Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 September 2025. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Energi air adalah salah satu sumber energi terbarukan yang potensial untuk dikembangkan, terutama di daerah yang memiliki aliran air yang cukup besar seperti sungai dan aliran air terjun. Dalam pengembangan energi air, turbin air merupakan salah satu teknologi yang banyak digunakan untuk mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Turbin air Savonius merupakan salah satu alternatif yang potensial untuk menghasilkan energi listrik dari sumber energi air. Namun, kinerja turbin air Savonius masih memiliki kelemahan dan perlu ditingkatkan, salah satunya adalah rendahnya efisiensi pada kecepatan aliran rendah. Untuk meningkatkan kinerja turbin air Savonius, dilakukan pemasangan deflector pada dinding kanal air yang berfungsi untuk menutup aliran yang menuju sudu returning dan mengarahkan aliran langsung ke sudu advancing, sehingga gaya drag pada sudu advancing meningkat dan gaya drag pada sudu returning menurun. Kemudian dapat menghasilkan daya turbin yang lebih besar. Penelitian ini dilakukan dengan metode simulasi numerik menggunakan software ANSYS Fluent 2021 R2 dengan tiga tahapan, yaitu pre-processing, processing, dan post processing. Penelitian ini menggunakan model dengan geometri dua dimensi dari turbin angin Savonius dengan pemasangan deflector di dinding kanal air. Model turbulensi yang digunakan dalam penelitian ini adalah Realizable k-ε dengan enhanced wall treatment. Domain yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi dua yaitu fixed domain dan rotating domain karena turbin dianalisa dalam kondisi berputar. Boundary condition yang digunakan dalam penelitian ini adalah velocity inlet untuk bagian inlet, untuk outlet menggunakan pressure outlet, untuk symmetry menggunakan symmetry, untuk sudu turbin menggunakan wall dan untuk interface 1 adalah rotating domain dan stationary domain menggunakan interface 2. Berdasarkan hasil penelitian, hasil Cpmax terbesar dihasilkan pada konfigurasi plat deflector dengan sudut α=45o β=60o dengan hasil Cp sebesar 0.2703 pada TSR 0.9 mengalami kenaikan sebesar 24.1 % dibandingkan dengan konfigurasi tanpa menggunakan plat deflector, dengan hasil analisis torsi dinamis pada konfigurasi tersebut didapatkan nilai Cpmax/Cp0max sebesar 1,391. Dan untuk torsi statis, konfigurasi paling optimal terletak pada konfigurasi plat deflector dengan sudut α=30o β=60o , dan secara garis besar pemasangan deflector pada dinding kanal air dapat mempengaruhi performa turbin air Savonius yang dapat dilihat dari kontur kecepatan aliran yang tinggi disekitar sudu turbin dan kontur tekanan yang menunjukkan tingginya tekanan pada sisi cekung sudu advancing
=====================================================================================================================================
Water energy is one of the potential renewable energy sources to be developed, especially in areas that have a large enough water flow such as rivers and waterfalls. In the development of water energy, water turbines are one of the technologies that are widely used to convert water potential energy into kinetic energy that can be used to generate electricity. However, water turbines have several drawbacks, such as being less efficient in converting water potential energy into kinetic energy and less resistant to harsh environmental conditions such as turbulence and sedimentation. Savonius water turbine is one of the potential alternatives to generate electrical energy from water energy sources. However, the performance of Savonius water turbines still has weaknesses and needs to be improved, one of which is the low efficiency at low flow speeds. To improve the performance of the Savonius water turbine, a deflector is installed on the water canal wall which functions to close the flow towards the returning blade and direct the flow directly to the advancing blade so that the drag force on the advancing blade increases and the drag force on the returning blade decreases. Then it can produce greater turbine power. This research was conducted using a numerical simulation method using ANSYS Fluent 2021 R2 software with three stages, namely pre-processing, processing, and post processing. This study uses a model with two-dimensional geometry of the Savonius water turbine with the installation of a deflector on the water canal wall. The turbulence model used in this study is Realizable k-ε with enhanced wall treatment. The domain used in this study is divided into two, namely static domain and rotating domain because the turbine is analyzed in rotating conditions. Boundary conditions used in this study are inlet velocity for the inlet part, for the outlet using outlet pressure, for symmetry using symmetry, for turbine blades using walls and for the interface rotating domain and stationary domain using interfaces. Based on the results of the study, the largest Cpmax results were produced in the deflector plate configuration with an angle of α = 45o β = 60o with a Cp result of 0.2703 at TSR 0.9 experiencing an increase of 24.1% compared to the configuration without using a deflector plate, with the results of dynamic torque analysis in this configuration obtained a Cpmax / Cp0max value of 1.391. And for static torque, the most optimal configuration is located in the deflector plate configuration with an angle of α = 30o β = 60o, and in general, the installation of a deflector on the water canal wall can affect the performance of the Savonius water turbine which can be seen from the contours of high flow velocity around the turbine blades and pressure contours showing high pressure on the concave side of the advancing blade

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	coefficient of power, deflector, sudu advancing; sudu returning, sudut deflector, Turbin air Savonius.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Aldi Satria Pratama Kurniawan
Date Deposited:	30 Aug 2023 06:33
Last Modified:	30 Aug 2023 06:33
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/103365

Actions (login required)

View Item