Studi Numerik Pengaruh Rasio Kedalaman Terhadap Diameter Terhadap Wake Recovery Dan Performa Pada Cross-Flow Hydrokinetic Turbine Dengan Deflektor

Putra, Aditya Arief Rahman (2022) Studi Numerik Pengaruh Rasio Kedalaman Terhadap Diameter Terhadap Wake Recovery Dan Performa Pada Cross-Flow Hydrokinetic Turbine Dengan Deflektor. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000051-Undergraduate Thesis.pdf Download (5MB)

Abstract

In-stream hydrokinetic turbine menjadi salah satu alternatif dari pembangkit listrik yang ramah lingkungan daripada pembangkit listrik berbahan bakar fosil. In-stream hydrokinetic turbine memiliki potensi menghasilkan energi bersih dari aliran sungai dan pasang surut air laut. Salah satu jenis in-stream hydrokinetic turbine yang mudah dibuat, mudah diterapkan, dan membutuhkan biaya yang tidak mahal dalam pembuatannya adalah cross-flow hydrokinetik turbine . Berbeda dengan turbin angin, turbin air memiliki batasan dalam hal kedalaman aliran yang mempengaruhi turbin air dalam mengekstrak energi. Oleh karena itu, membuat turbin dalam gugusan (array) menjadi sebuah solusi untuk mengoptimalkan kinerja turbin dalam mengekstrak energi dari sebuah aliran baik arus laut maupun sebuah saluran. Namun, untuk membuat gugusan turbin, diperlukan penelitian lebih lanjut tentang perbandingan diameter turbin yang sesuai dengan kedalaman aliran (depth to diameter ratio) untuk mengoptimalkan performansi turbin. Selain itu, depth to diameter ratio juga dapat mempengaruhi karakteristik aliran di daerah downstream terutama dalam hal pemulihan wake dimana wake recovery menjadi hal penting bagi downstream turbin dalam hal ketersediaan energi pada aliran. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode numerik. Model cross-flow hydrokinetik turbine yang digunakan berdiameter 100 mm dengan deflector yang memiliki sudut kemiringan 60°. Model fluida yang digunakan multifasa yang terdiri dari dari fluida air dan udara. Nilai depth to diameter ratio yang digunakan untuk dilakukan pengamatan adalah 1,2., 1,5., 2,25., 3, dan 5, serta kecepatan inlet air yang digunakan 0,8 m/s dan 1,2 m/s. Nilai yang akan dievaluasi adalah kecepatan aliran pada daerah upstream dan downstream pada beberapa daerah yang ditentukan, serta nilai koefisien momen dan daya dari turbin. Selain itu, kontur kecepatan dan volume fraction juga akan diamati untuk mengetahui fenomena aliran yang terjadi di daerah downstream turbin. Hasil yang didapatkan pada penelitian ini yaitu ketika nilai depth to diameter ratio semakin meningkat maka pemulihan wake cenderung terjadi pada jarak yang semakin jauh. Timbulnya fenomena penurunan level permukaan air dan membuat kecepatan aliran meningkat saat aliran mulai memasuki daerah downstream yang terjadi pada nilai depth to diameter ratio rendah membuat wake dapat dipulihkan lebih cepat. ketika nilai depth to diameter ratio semakin meningkat juga meningkatkan nilai koefisien daya turbin sampai mencapai titik maksimumnya, yang kemudian nilai koefisien daya turbin akan menurun seiring meningkatnya nilai depth to diameter ratio. Pada nilai depth to diameter ratio tetap, aliran dengan kecepatan inlet 1,2 m/s memiliki koefisien daya yang lebih besar dan pemulihan wake terjadi lebih jauh dibandingkan aliran dengan kecepatan inlet 0,8 m/s.
==================================================================================================================================
In-stream hydrokinetic turbine is an alternative to environmentally friendly power plants rather than fossil fuel power plants. In-stream hydrokinetic turbine has the potential to produce clean energy from river flow and tides. One type of in-stream hydrokinetic turbine that is easy to manufacture, easy to implement, and requires a low cost to manufacture is the cross-flow hydrokinetik turbine. In contrast to wind turbines, water turbines have limitations in terms of depth of flow that affect the water turbine in extracting energy. Therefore, making turbines in arrays is a solution to optimize turbine performance in extracting energy from a flow, both ocean currents and a channel. However, to make a turbine cluster, further research is needed on the ratio of the turbine diameter according to the depth to diameter ratio to optimize turbine performance. In addition, the depth to diameter ratio can also affect the flow characteristics in the downstream area, especially in terms of wake recovery where wake recovery is important for downstream turbines in terms of energy availability in the flow. The method used in this study is a numerical method. The cross-flow hydrokinetik turbine model used is 100 mm in diameter with a deflector that has a tilt angle of 60°. The fluid model used is multiphase which consists of water and air fluids. The depth to diameter ratio values used for observations were 1.2, 1.5, 2.25, 3, and 5 and the water inlet velocity used was 0.8 m/s and 1.2 m/s. The values to be evaluated are the flow velocity in the upstream and downstream in some specified areas, as well as the value of the coefficient of moment and coefficient of power of the turbine. In addition, velocity contours and volume fraction will also be observed to determine the flow phenomena that occur in the downstream turbine area. The results obtained in this study are that when the depth to diameter ratio increases, the wake recovery tends to occur at longer distances. The emergence of the phenomenon of decreasing the air surface level and making the flow velocity increase when the flow begins to enter the downstream area which occurs at a low depth to diameter ratio value makes wake recover faster. When the value of the depth to diameter ratio increases, it also increases the value of the turbine power coefficient until it reaches its maximum point, then the value of the turbine power coefficient will decrease along with the value of the depth to diameter ratio. At a fixed depth to diameter ratio, the flow with an inlet velocity of 1.2 m/s has a higher power coefficient and the wake recovery occurs further than the flow with an inlet velocity of 0.8 m/s.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 621.406 Put s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	: in-stream hydrokinetic turbine, depth to diameter ratio, cross-flow hydrokinetik turbine
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 06:35
Last Modified:	19 Feb 2025 06:35
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118807

Actions (login required)

View Item