Pemanfaatan Energi Getaran Akibat Aliran Udara Dalam Saluran Sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif

Subekti, Subekti (2025) Pemanfaatan Energi Getaran Akibat Aliran Udara Dalam Saluran Sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 7007202004_7007202004-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Masalah energi telah menjadi perhatian global yang serius. Banyak peneliti berusaha keras untuk mengembangkan pemanen energi yang inovatif. Salah satu pemanen energi yang masih sedikit pemanfaatankan sebagai pemanen energi getaran adalah elektromagnetik. hal ini perlu mengeksplorasi efektivitas dan aplikasi potensialnya di berbagai lingkungan. Salah satu aplikasi yang paling potensial dengan memanfaatkan getaran yang disebabkan oleh aliran fluida pada Heating, Ventilation, dan Air-Conditioning (HVAC) sebagai sumber energi baru terbarukan. Penelitian ini dilakukan dengan simulasi numerik dan eksperimen pada sistem circular cylinder/aerofoil yang ditopang oleh duabuah beam elastik. Simulasi numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS FLUENT 2021 R2. Dengan model turbulen k-ω SST. Pada simulasi pertama-tama dilakukan pada model circular cylinder dengan variasi permukaan yang berbeda, yaitu Smooth Circular cylinder (SC), Concave Dimple Half Circular cylinder Forward (CVDHCF), dan Convex Dimple Half Circular cylinder Forward (CXDHCF), dengan sudut serang yang berbeda. Selanjutnya dilakukan pula simulasi dengan model benda uji berupa aerofoil simetris dan circular cylinder pada sudut serang yang sama. Ekperiment dilakukan pada sistem circular cylinder/aerofoil yang ditopang oleh duabuah beam elastik dengan menggunakan wind tunnel SLST WT-400 dengan vareasi kecepatan angin vareasi kecepatan angin, U (m/s) dari mulai 0,5 m/s ≤ U ≤ 4,5 m/s, dengan kenaikkan sebesar 0.5 m/s. Selanjutnya dilakukan identifikasi sistem dengan metoda getaran dan analisis menggunakan Hilbert dan Wavelet Transform. Dalam ekperiment energi getaran akibat aliran udara dalam saluran sebagai sumber energi listrik alternatif dilakukan vareasi beban resistance yang digunakan adalah 1 Ω ≤ R ≤ 9000Ω terhadap vareasi kecepatan angin.
Dari penelitian yang dilakukan, diketahui bahwa pada sistem circular cylinder/aerofoil yang ditopang oleh duabuah beam elastik tanpa kawat akan menghasilkan sistem getaran linear yang cocok dengan desain pemenen energi elektromanetik. Dalam desain pemanen energi elektromagntik perlu diminimalkan adanya pengaruh stroke agar tidak terdapat noise dan rentang frequency yang lebih tinggi. Kenaikkan Lift coef. (CL) dan penurunan koefisien hambat (CD). Hal ini sesuai dengan sudut stall aerofoil . Sebelum stall, aliran di atas aerofoil tetap menempel yang berarti bahwa sedikit atau tidak ada pemisahan yang terjadi. Aerofoil berperilaku kira-kira sesuai dengan teori aerofoil tipis, yang mengasumsikan aliran tak kental, dan menyatakan bahwa kemiringan kurva gaya angkat. Hal ini menyebabkan aerofoil menghasilkan tegangan dan daya yang dihasilkan pada bentuk smooth aerofoil (SA) lebih tinggi dibandingkan dengan smooth circular cylinder (SC).
==================================================================================================================================
Energi issues have become a serious global concern. Many researchers are striving to develop innovative energi harvesters. One of the energi harvesters that is still little utilized as a vibration energi harvester is elektromagnetik. It is necessary to explore its effectiveness and potential applications in various environments. One of the most potential applications is by utilizing vibration caused by fluid flow in Heating, Ventilation, and Air-Conditioning (HVAC) as a new renewable energi source. This research was conducted with numerical simulations and experiments on a circular cylinder/aerofoil system supported by two elastic beams. Numerical simulation using ANSYS FLUENT 2021 R2 software with turbulent model k-ω SST. The simulations were first performed on circular cylinder models with different surface variations, namely Smooth Circular cylinder (SC), Concave Dimple Half Circular cylinder Forward (CVDHCF), and Convex Dimple Half Circular cylinder Forward (CXDHCF), with different angles of attack. Furthermore, simulations were also conducted with symmetrical aerofoil and circular cylinder models at the same angle of attack. Experiments were conducted on the circular cylinder/aerofoil system supported by two elastic beams using the SLST WT-400 wind tunnel with wind speed variations, U (m/s) from 0.5 m/s ≤ U ≤ 4.5 m/s, with an increase of 0.5 m/s. Furthermore, system identification is done by vibration method and analysis using Hilbert and Wavelet Transform. In the vi | Page experiment of vibration energi due to airflow in the channel as a source of alternative electrical energi, the load resistance variation used is 1 Ω ≤ R ≤ 9000Ω against wind speed variation. From the research conducted, it is known that the circular cylinder/aerofoil system supported by two elastic beams without wires will produce a linear vibration system that matches the elektromagnetik energi harvester design. In the design of elektromagnetik energi harvesters, it is necessary to minimize the influence of stroke so that there is no noise and a higher frequency range. Increase in lift coefficient (CL) and decrease in drag coefficient (CD). This corresponds to the stall angle of the aerofoil . Before stall, the flow over the aerofoil remains attached which means that little or no separation occurs. The aerofoil behaves approximately according to the thin aerofoil theory, which assumes a viscous flow, and states that the slope of the lift curve. This causes the aerofoil to produce higher volt and power generated in the smooth aerofoil (SA).

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	energi, pemanen energi getaran , hvac, circular cylinder, aerofoil, kecepatan angin
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA355 Vibration. T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Subekti Subekti
Date Deposited:	11 Feb 2025 14:55
Last Modified:	11 Feb 2025 16:43
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118659

Actions (login required)

View Item