Studi Numerik Pengaruh Blade Surface Cavity Pada Performa Turbin Darrieus Dengan Variasi Posisi Cavity

Pratama, Danindra Adi (2022) Studi Numerik Pengaruh Blade Surface Cavity Pada Performa Turbin Darrieus Dengan Variasi Posisi Cavity. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000062-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Download (29MB)

Abstract

Kebutuhan energi di Indonesia terus bertambah dari tahun ke tahun. Berdasarkan Outlook Energi Indonesia 2019, kenaikan kebutuhan energi listrik selama periode 2018 - 2050 sekitar
7% per tahunnya apabila menggunakan skema Business as Usual. Pembangkitan energi listrik yang dihasilkan untuk memenuhi kebutuhan di berbagai sektor di Indonesia masih didominasi
oleh energi fosil. Energi fosil merupakan energi yang tidak terbarukan dan tidak bersih serta memiliki dampak terhadap pemanasan global. Pemerintah melalui Peraturan Pemerintah No. 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi Nasional menargetkan bauran energi baru dan terbarukan setidaknya 23% pada tahun 2025 dan 31% pada tahun 2050. Salah satu sumber energi yang bersih dan terbarukan adalah angin. Indonesia memiliki potensi angin sebesar 60,6 GW berdasarkan data Rencana Umum Energi Nasional (RUEN). Konversi energi angin dapat dilakukan dengan menggunakan turbin angin. Turbin angin Darrieus tipe H-rotor cocok untuk untuk kecepatan angin yang rendah serta konstruksi dan operasi yang mudah. Salah satu upaya peningkatan performa turbin Darrieus yaitu dengan memberikan cavity pada permukaan sudu turbin. Posisi cavity yang menghasilkan peningkatan performa yang optimum pada kecepatan angin yang rendah merupakan fokus pada penelitian ini.
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah studi numerik dua dimensi pada turbin Darrieus tipe H-rotor dengan tiga sudu. Studi numerik dilakukan dengan menggunakan Ansys
Fluent 2021 R2. Pemberian cavity dilakukan pada inner dan outer side sudu turbin dan dibandingkan performanya dengan sudu turbin tanpa cavity. Perbandingan performa turbin Darrieus tanpa dan dengan cavity dilihat dari nilai koefisien daya dan torsi turbin pada rentang nilai Tip Speed Ratio (TSR) 0,9 – 1,7. Selain itu juga akan dilihat kontur kecepatan relatif dan koefisien tekanan serta struktur streamline di sekitar cavity pada sudu turbin. Simulasi numerik dilakukan dengan menyelesaikan persamaan Unsteady Reynold-Averaged Navier-Stokes (URANS) menggunakan model turbulensi k-ω SST dengan kecepatan angin konstan 5 m/s.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa penambahan cavity yang terletak pada inner side dan dekat dengan trailing edge memberikan kenaikan performa di seluruh operasional TSR yang diuji. Koefisien daya maksimal didapatkan pada rentang TSR 1,7 – 1,9 dengan kenaikan koefisien daya tertinggi turbin Darrieus dengan cavity terjadi pada TSR = 0,9 sebesar 6,87%.
=====================================================================================================================================
Energy needs in Indonesia continue to grow from year to year. Based on Indonesia's Energy Outlook 2019, the increase in electricity demand during the 2018-2050 period is around 7% per year when using the Business-as-Usual scheme. The generation of electrical energy produced to meet the needs of various sectors in Indonesia is still dominated by fossil energy. Fossil energy is non-renewable and unclean energy and has an impact on global warming. The government through Government Regulation No. 79 of 2014 concerning the National Energy Policy targets a new and renewable energy mix of at least 23% by 2025 and 31% by 2050. One of the clean and renewable sources of energy is wind. Indonesia has a wind potential of 60.6 GW based on data from the National Energy General Plan (RUEN). The conversion of wind energy can be carried out using wind turbines. The H-rotor type Darrieus wind turbine is suitable for low wind speeds and easy construction and operation. One of the efforts to improve the performance of the Darrieus turbine is by providing cavity on the turbine blade surface. The position of the cavity that resulted in an increase in optimum performance at low wind speeds was the focus of this study.
The method used in this study was a two-dimensional numerical study on an H-rotor type Darrieus turbine with three blades. Numerical studies were conducted using Ansys Fluent 2021 R2. Cavity feeding is carried out on the inner and outer sides of the turbine blade and compared its performance with turbine blades without cavity. The comparison of the performance of Darrieus turbines without and with cavity is seen from the value of the coefficient of power and torque of the turbine in the tip speed ratio (TSR) value range of 0.9 – 1.7. In addition, it will also be seen the contours of the relative velocity and coefficient of pressures and streamlined structures around the cavity in the turbine blade. Numerical simulations were performed by
solving the Unsteady Reynold-Averaged Navier-Stokes (URANS) equation using the k-ω SST turbulence model with a constant wind speed of 5 m/s.
The results obtained from this study showed that the addition of cavities located on the inner side and close to the trailing edge provided an increase in performance throughout the TSR operations tested. The maximum power coefficient is obtained in the TSR range of 1.7 – 1.9 with an increase in the highest power coefficient of the Darrieus turbine with cavity occurring at TSR = 0.9 by 6.87%.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 621.406 Pra s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Cavity Position, Coefficient of Power, Coefficient of Torque, Darrieus Turbine, Numerical Study, Tip Speed Ratio, Unsteady
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ266 Turbines. Turbomachines (General)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	- Davi Wah
Date Deposited:	17 Sep 2024 06:27
Last Modified:	17 Sep 2024 06:27
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/115636

Actions (login required)

View Item