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

Athallahsyah, Achmad Adrio (2025) Studi Numerik Pengaruh Panjang Deflector Pada Dinding Kanal Terhadap Kinerja Turbin Air Savonius. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000170-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Turbin air Savonius merupakan salah satu jenis turbin sumbu vertikal yang memiliki desain sederhana dan mampu beroperasi pada kecepatan aliran rendah. Namun, efisiensi turbin ini masih tergolong rendah akibat tingginya gaya hambat (drag) yang terjadi pada sudut returning blade. Hambatan ini menyebabkan penurunan torsi dan daya keluaran turbin, sehingga menghambat pemanfaatannya dalam pembangkit listrik tenaga air skala kecil. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi turbin Savonius adalah dengan menambahkan deflektor pada dinding kanal air. Deflektor ini berfungsi untuk mengarahkan aliran fluida ke sudut advancing blade dan mengurangi hambatan yang terjadi pada sudut returning blade. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk menganalisis secara numerik pengaruh panjang deflektor pada dinding kanal terhadap kinerja turbin air Savonius, dengan tujuan menemukan konfigurasi deflektor yang optimal guna meningkatkan efisiensi turbin. Penelitian ini menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan perangkat lunak ANSYS Fluent. Simulasi dilakukan pada model dua dimensi turbin Savonius yang ditempatkan di dalam kanal air dengan variasi sudut deflektor bagian atas (α) sebesar 5°, 15°, 30°, dan 45°, serta variasi sudut deflektor bagian bawah (β) sebesar 15°, 30°, 45°, dan 60°. Kecepatan aliran yang digunakan dalam simulasi adalah 0,3 m/s. Parameter yang dianalisis meliputi koefisien daya (Cp), koefisien momen (Cm), distribusi tekanan, serta distribusi kecepatan fluida di sekitar turbin. Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil simulasi dengan penelitian sebelumnya untuk memastikan akurasi model yang digunakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan deflektor pada dinding kanal air secara signifikan meningkatkan performa turbin Savonius. Konfigurasi terbaik diperoleh pada sudut deflektor atas α = 30° dan sudut deflektor bawah β = 60°, yang menghasilkan peningkatan koefisien daya (Cp) maksimum sebesar 17,3% dibandingkan dengan turbin tanpa deflektor. Selain itu, distribusi tekanan yang lebih merata di sekitar turbin mengurangi turbulensi yang tidak diinginkan, meningkatkan kestabilan putaran turbin, serta meningkatkan nilai koefisien momen (Cm). Dengan adanya deflektor, torsi positif pada sudut advancing blade meningkat, sementara gaya hambat pada sudut returning blade berkurang secara signifikan, sehingga meningkatkan efisiensi konversi energi turbin. Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa penggunaan deflektor pada dinding kanal air dapat menjadi solusi efektif dalam meningkatkan efisiensi turbin air Savonius, terutama dalam kondisi aliran rendah. Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi dalam pengembangan sistem pembangkit listrik tenaga air yang lebih efisien, berkelanjutan, serta lebih mudah diterapkan di daerah terpencil yang memiliki sumber daya air terbatas.
=================================================================================================================================
The Savonius water turbine is one type of vertical axis turbine that has a simple design and is capable of operating at low flow speeds. However, the efficiency of this turbine is still relatively low due to the high drag that occurs at the return blade angle. This drag causes a decrease in the torque and output power of the turbine, hindering its utilization in small-scale hydropower plants. One way to increase the efficiency of the Savonius turbine is to add a
deflector to the water canal wall. This deflector serves to direct the fluid flow to the advancing blade angle and reduce the resistance that occurs at the returning blade angle. Therefore, this study was conducted to numerically analyze the effect of deflector length on the canal wall on the performance of the Savonius water turbine, with the aim of finding the optimal deflector configuration to increase turbine efficiency. This research uses the Computational Fluid Dynamics (CFD) method with ANSYS Fluent software. Simulations were conducted on a two-dimensional model of a Savonius turbine placed in a water canal with variations in the top deflector angle (α) of 5°, 15°, 30°, and 45°, and variations in the bottom deflector angle (β) of 15°, 30°, 45°, and 60°. The flow velocity used in the simulation is 0.3 m/s. The parameters analyzed include power coefficient (Cp), moment coefficient (Cm), pressure distribution, and fluid velocity distribution around the turbine. Validation is done by comparing the simulation results with previous research to ensure the accuracy of the model used. The results showed that the addition of a deflector on the water canal wall significantly improved the performance of the Savonius turbine. The best configuration was obtained at the top deflector angle α = 30° and the bottom deflector angle β = 60°, which resulted in a maximum power coefficient (Cp) increase of 17.3% compared to the turbine without a deflector. In addition, a more even pressure distribution around the turbine reduces unwanted turbulence, improves the stability of the turbine rotation, and increases the coefficient of moment (Cm). With the deflector, the positive torque at the blade advancing angle increases, while the drag at the blade returning angle decreases significantly, thereby increasing the energy conversion efficiency of the turbine. The conclusion of this study is that the use of deflectors on the water canal wall can be an effective solution in improving the efficiency of Savonius water turbines, especially under low flow conditions. The results of this study can be used as a reference in the development of hydroelectric power generation systems that are more efficient, sustainable, and easier to implement in remote areas that have limited water resources.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Turbin Air Savonius, Deflektor, Kanal Air, Computational Fluid Dynamics (CFD), Efisiensi Energi, Savonius Water Turbine, Deflector, Water Canal, Computational Fluid Dynamics (CFD), Energy Efficiency
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ266 Turbines. Turbomachines (General) T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ870 Hydraulic turbines.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Achmad Adrio Athallahsyah
Date Deposited:	17 Feb 2025 00:31
Last Modified:	17 Feb 2025 00:31
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118754

Actions (login required)

View Item