Studi Numerik Pengaruh Blockage Ratio Terhadap Kinerja Dua Turbin Air Savonius Tersusun Tandem Untuk Putaran Turbin Berlawanan Arah

Faurizki, Hildan Fahrizal Nur (2024) Studi Numerik Pengaruh Blockage Ratio Terhadap Kinerja Dua Turbin Air Savonius Tersusun Tandem Untuk Putaran Turbin Berlawanan Arah. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007221037-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2026. Download (12MB) | Request a copy

Abstract

Energi listrik merupakan energi yang vital dalam keperluan manusia sehari-harinya dan mayoritas dihasilkan dari sumber energi yang sukar diperbaharui. Transisi menuju sumber energi alternatif terbarukan menjadi objektif dari seluruh negara di dunia guna mengurangi polusi, termasuk oleh Indonesia. Potensi Energi Baru Terbarukan mencapai 3686 GW sementara pemanfaatan sampai sejauh ini yaitu hanya 12,54 GW dengan pemanfaatan tertinggi yaitu energi hidro sebesar 6,69 GW dari potensinya yang sebesar 95 GW. Wujud energi hidro salah satunya yaitu aliran air sungai dimana aliran air pada sungai atau saluran, turbin air dengan sumbu vertikal merupakan salah satu implementasi yang dapat digunakan untuk memaksimalkan potensi aliran air sungai untuk menghasilkan listrik, contoh dari turbin tersebut yaitu turbin Savonius. Studi numerik Computational Fluid Dynamics dengan bantuan software ANSYS FLUENT dilakukan untuk melaksanakan penelitian ini. Jenis fluida yang digunakan yaitu air dengan kecepatan aliran 0,3 m/s. Variasi yang digunakan pada studi ini yaitu jarak turbin (T/D) 2,667 dan 60 serta lebar kanal (H) 58, 90, 121, 183, 250, 550, dan 1100 mm. Model turbulen yang digunakan yaitu k-ε Realizable. Hasil yang akan didapatkan yaitu coefficient of moment (Cm) sebagai fungsi TSR dan sudut azimuth, coefficient of power (CoP) sebagai fungsi TSR dan sudut azimuth, pressure coefficient (CP) sebagai fungsi dari X/L, dan static torque coefficient (CTS) sebagai fungsi dari sudut azimuth yang selanjutnya akan dibahas bersamaan dengan visual kontur kecepatan dan tekanan, grafik distribusi tekanan. Hasil yang diperoleh dari studi ini yaitu efek blockage yang semakin tinggi menyebabkan peningkatan torsi positif yang dihasilkan turbin disebabkan perbedaan tekanan sisi cekung dan cembung advancing turbin yang semakin tinggi dan lebih besar dari beda tekanan pada sisi cekung dan cembung returning. Pada T/D 2,667, meningkatnya efek blockage menyebabkan coefficient of power turbin depan meningkat sehingga lebih tinggi daripada turbin tunggal sementara untuk turbin belakang dapat beroperasi hingga pada rentang TSR tertentu. Semakin tinggi blockage rentang operasi (TSR) turbin belakang. Pada T/D 60, melemahnya pengaruh turbin depan pada turbin belakang menyebabkan simetrisnya tren hasil dari turbin belakang. Dalam hal ini coefficient of power turbin depan dan belakang memiliki kemiripan tren dan mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya efek blockage yang terjadi hingga lebih tinggi daripada turbin tunggal.
=================================================================================================================================
Electric power is a fundamental energy in human necessity and mostly produced from non-renewable energy resources. Transition towards an alternative and renewable energy has become an objective from all countries in the world to decrease pollution, including Indonesia. Renewable energy potential reached 3686 GW meanwhile the implementation so far only 12,54 GW with hydro as the highest utilization with 6,69 GW from its potential 95 GW. River flow is one of the hydro energy, vertical axis hydrokinetic turbine is one of the implemented components to maximize river flow potential in order to produce electric power, i.e. Savonius turbine. Numerical study with Computational Fluid Dynamics using ANSYS Fluent has been conducted and the fluid is water with 0,3 m/s velocity is used in this study. Distance between two turbines (T/D) and channel width (H) are vary in this study, with T/D 2,667 and 60. Channel width (H) used in this study is 58, 90, 121, 183, 250, 550, and 1100mm. Turbulence modelling used in present study is k-ε Realizable. The obtained results are coefficient of moment (Cm) as function of TSR and azimuth angle, coefficient of power (CoP) function of TSR and azimuth angle, pressure coefficient (CP) as function of blade length, dan static torque coefficient (CTS) as a function of azimuth angle. Velocity and pressure contour are qualitative results obtained as an additional discussion in this study also with pressure distribution. Results obtained in this study is higher blockage effect influence the production of positive torque, this is caused by higher pressure difference between concave and convex side of advancing blade than pressure difference between concave and convex side of returning blade. At T/D 2,667, higher blockage effect causes an improvement of upstream turbine, in which higher than conventional. Meanwhile, for the downstream turbine only operates at certain range of TSR. Higher blockage effects the longer range of downstream turbine TSR. At T/D 60, upstream turbine does not influence the downstream turbine, thus the results of both turbines have symmetrical trendline. Upstream and downstream turbines coefficient of power have a symmetrical trendline and occur an improvement in higher blockage effect, in which higher than the coefficient of power of conventional turbine.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	turbin Savonius hidrokinetik, blockage ratio, twin turbines, tandem arrangement, simulasi numerik, kinerja turbin, Savonius hydrokinetic turbine, numerical study, turbine performance
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ266 Turbines. Turbomachines (General) T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Hildan Fahrizal Nur Faurizki
Date Deposited:	09 Feb 2024 07:55
Last Modified:	09 Feb 2024 07:55
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/106590

Actions (login required)

View Item