Studi Numerik Pengaruh Penggunaan Dan Lokasi Penempatan Wire Terhadap Performa Circular Cylinder Dengan D = 80 Mm Dan Variasi Reynolds Number Untuk Energy Harvesting Pada Ducting System

Nurdiana, Sandrina (2022) Studi Numerik Pengaruh Penggunaan Dan Lokasi Penempatan Wire Terhadap Performa Circular Cylinder Dengan D = 80 Mm Dan Variasi Reynolds Number Untuk Energy Harvesting Pada Ducting System. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000047-Undergraduate Thesis.pdf Download (4MB)

Abstract

Permintaan listrik global meningkat pesat pada tahun 2021 dan diperkirakan akan semakin meningkat pada tahun 2022. Listrik berbasis bahan bakar fosil, seperti batu bara telah ditetapkan untuk memenuhi 45% dari permintaan tambahan pada tahun 2021 dan 40% pada tahun 2022. Untuk mengatasi hal tersebut, telah ditetapkan pula suatu kebijakan dimana dibutuhkan peranan yang jauh lebih besar oleh sumber energi terbarukan agar penggunaan pembangkit listrik tenaga batu bara dapat turun lebih dari 6% per tahun. Untuk mendukung ketetapan tersebut, diperlukan upaya penciptaan serta pemanfaatan sumber energi terbarukan agar dapat menjadi energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan konsumsi listrik dunia. Dewasa ini telah dikembangkan upaya baru penciptaan energi alternatif yaitu dengan memanfaatkan getaran akibat aliran fluida yang melewati suatu silinder. Getaran yang terjadi pada silinder atau kemudian disebut sebagai fenomena Flow Induced Vibration (FIV) akan menghasilkan energi kinetik yang kemudian diubah menjadi energi listrik menggunakan transducer piezoelectric. Untuk meningkatkan kemampuan silinder dalam menghasilkan listrik, diperlukan peningkatan koefisien lift yang lebih signifikan dibandingkan dengan koefisien drag dengan memodifikasi geometri silinder. Pada penelitian ini, dilakukan penambahan wire pada permukaan bagian belakang silinder sirkular. Penelitian ini dilakukan dengan metode simulasi numerik dua dimensi (2D) dan menggunakan software ANSYS FLUENT 2021 R2 X64 dengan metode K-ω SST yang melalui tiga tahapan, yaitu pre-processing, processing, dan post processing. Terdapat tiga variasi posisi wire surface yaitu pada posisi 90°, 100°, dan 110° yang dihitung dari arah datangnya aliran dan diuji dengan variasi bilangan Reynolds 6000, 20000, dan 40000 dimana hasil dikomparasi dengan smooth silinder. Geometri silinder yang digunakan memiliki diameter sebesar 80 mm. Kondisi batas simulasi yang digunakan adalah velocity inlet, pressure outlet, dan wall pada silinder uji dan symmetry pada permukaan atas dan bawah domain uji. Jenis meshing yang digunakan adalah structured mesh. Hasil dari penelitian ini adalah dengan menambahkan wire di bagian belakang silinder sirkular dapat meningkatkan koefisien drag maupun lift. Variasi geometri paling optimum adalah wire 100° pada bilangan Reynolds 20000, karena efektif dalam meningkatkan rasio koefisien lift RMS dan koefisien drag (CL’/CD) sebesar 34,85% jika dibandingkan dengan smooth cylinder. Peningkatan tersebut mengartikan bahwa amplitudo gelombang yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan smooth cylinder dimana dapat membantu silinder sirkular menghasilkan energi lebih besar.
==================================================================================================================================
Global electricity demand will increase rapidly in 2021 and is expected to increase further in 2022. Fossil fuel-based electricity, such as coal has been set to meet 45% of additional demand by 2021 and 40% by 2022. To address this, A policy has also been set which requires a much greater role for renewable energy sources so that the use of coal-fired power plants can decrease by more than 6% per year. To support this provision, it is necessary to create and utilize renewable energy sources so that they can become alternative energy to meet the world's electricity consumption needs. Recently, a new effort has been developed to create alternative energy, namely by utilizing vibrations due to fluid flow passing through a cylinder. Vibration that occurs in the cylinder or later referred to as the Flow Induced Vibration (FIV) phenomenon will produce kinetic energy which is then converted into electrical energy using a piezoelectric transducer. To increase the cylinder's ability to generate electricity, it is necessary to increase the lift coefficient which is more significant than the drag coefficient by modifying the cylinder geometry. In this study, additional wire was added to the rear surface of a circular cylinder. This research was conducted using a two-dimensional (2D) numerical simulation method and using the ANSYS FLUENT 2021 R2 X64 software with the K-ω SST method which went through three stages, namely pre-processing, processing, and post-processing. There are three variations of the wire surface position, namely at 90°, 100°, and 110° which are calculated from the direction of the flow and tested with variations in the Reynolds number 6000, 20000, and 40000 where the results are compared with smooth cylinders. The cylinder geometry used has a diameter of 80 mm. The simulation boundary conditions used are velocity inlet, pressure outlet, and wall on the test cylinder and symmetry on the top and bottom surfaces of the test domain. The type of meshing used is structured mesh. The result of this research is that adding a wire at the back of the circular cylinder can increase the drag and lift coefficients. The most optimum geometric variation is wire 100° at Reynolds number 20000, because it is effective in increasing the ratio of lift coefficient RMS and coefficient of drag (CL'/CD) by 34.85% when compared to smooth cylinder. This increase means that the resulting wave amplitude is higher than the smooth cylinder which can help the circular cylinder produce more energy.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 620.106 4 Nur s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	drag, flow induced vibration, lift, pressure, silinder, wire
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	19 Feb 2025 05:42
Last Modified:	19 Feb 2025 05:42
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118805

Actions (login required)

View Item