Studi Numerik Pengaruh Jumlah Wire Terhadap Performa Circular Cylinder Dengan D = 80 mm Dan Variasi Reynolds Number Untuk Energy Harvesting Pada Ducting System

Ritonga, Mhd. Muflih Habib (2022) Studi Numerik Pengaruh Jumlah 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 02111840000056-Undergraduate Thesis.pdf Download (6MB)

Abstract

Ketersediaan dan keterjangkauan energi listrik kini menjadi hal yang sangat diandalkan dalam berbagai aspek kehidupan dan teknologi. Salah satu upaya pemerolehan energi listrik alternatif yang berkelanjutan adalah pemanfaatan Vortex-Induced Vibration (VIV) pada circular cylinder sebagai energy harvesting. Getaran yang dihasilkan kemudian dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan piezoelectric transducer. Desain cylinder yang tepat dibutuhkan untuk menghasilkan amplitudo lift dan frekuensi yang optimum. Penambahan kekasaran permukaan “wire” pada wake region merupakan salah satu upaya yang dapat dilakukan. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu analisis untuk mengetahui pengaruh penambahan wire pada permukaan circular cylinder, serta pengaruh variasi jumlah wire terhadap karakteristik aliran, khususnya koefisien lift dan Strouhal number. Penelitian dilakukan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan menggunakan software Ansys Fluent 2021 R2. Viscous model yang digunakan pada penelitian ini adalah URANS (Unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes) dengan model k-ω SST (Shear Stress Transport). Jenis cylinder yang digunakan adalah circular cylinder berdiameter 80 mm dengan diameter wire seragam sebesar 1 mm. Variasi dilakukan dengan menambahkan kekasaran permukaan wire dengan jumlah wire 6, 8, dan 10, dengan dua wire utama diletakkan pada sudut 900 dan simetri terhadap titik stagnasi, kemudian wire lainnya akan ditempatkan pada sisi leeward dengan jarak yang sama antar wire. Adapun variasi Reynolds number yang digunakan adalah 6 x 103 ≤ Re ≤ 4 x 104 . Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, penambahan kekasaran permukaan wire pada sisi leeward efektif dalam meningkatkan nilai CL RMS dan CL RMS / CD. Cylinder dengan 10 wire pada Re = 6 x 103 mampu meningkatkan nilai CL RMS secara maksimal hingga 150% dengan CL RMS = 1,44. Sedangkan pada Re = 4 x 104, cylinder hanya mampu meningkatkan nilai CL RMS 55% pada CL RMS = 1,25. Adapun nilai Strouhal number mengalami penurunan untuk seluruh variasi. Variasi yang yang menghasilkan penurunan nilai terbesar adalah cylinder dengan 6 wire pada Re = 6 x 103 (sekitar -21,15%). Sedangkan variasi yang mampu meminimalkan penurunan nilai Strouhal number adalah cylinder dengan 8 wire pada Re = 2 x 104 (sekitar -1,91%).
==================================================================================================================================
Electrical energy is currently a dependable energy source in many facets of life and engineering due to its availability and accessibility. One of the efforts to obtain sustainable alternative energy is the use of Vortex-Induced Vibration (VIV) in circular cylinders as energy harvesting by collecting energy in nature. A piezoelectric transducer is then used to transform the generated vibrations into electrical energy. The right cylinder design is needed to produce the optimum lift coefficient amplitude and frequency. Adding the surface roughness “wire” to the wake region is one of the possible effort. It is therefore necessary to conduct an analysis to ascertain the impact of wire addition on the surface of the circular cylinder as well as the impact of wire number fluctuations on flow parameters, particularly the lift coefficient and Strouhal number. The method used for this research is a numerical method using Ansys Fluent 2021 R2 software using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The viscous model used in this study is URANS (Unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes) with the SST (Shear Stress Transport) k-ω model. The type of cylinder used is a circular cylinder with a diameter of 80 mm with a uniform wire diameter of 1 mm. Variations are made by adding the surface roughness of the wire with the number of wires 6, 8, and 10, with the two main wires placed at an angle of 90° and symmetrical to the stagnation point, then another wire will be placed in the leeward side with the same distance between wires. The Reynolds number variations used are 6 x 103 ≤ Re ≤ 4 x 104. According to the research that has been carried out, the addition of surface roughness “wire” on the leeward side is effective in increasing the values of CL RMS and CL RMS / CD. Cylinder with 10 wires at Re = 6 x 103 maximally increased CL RMS by 150% with CL RMS = 1.44. Whereas in Re = 4 x 104 , the cylinder was only able to increase the CL RMS value by 55% on CL RMS = 1.25. The Strouhal numbers have decreased for all variations. The variation that resulted in the greatest decrease in value was the cylinder with 6 wires at Re = 6 x 103 (about -21.15%). While the variation that is able to minimize the decrease in the Strouhal number value is the cylinder with 8 wires on Re = 2 x 104 (about -1.91%).

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 620.106 4 Rit s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Circular Cylinder, Energy Harvesting, Koefisien Lift, Strouhal Number, Vortex-Induced Vibration (VIV).
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ935 Pipe--Fluid dynamics. Tubes--Fluid dynamics
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	19 Feb 2025 07:11
Last Modified:	19 Feb 2025 07:11
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118810

Actions (login required)

View Item