Studi Numerik Peningkatan Performa Turbin Angin Savonius Dengan Penempatan Silinder Di Samping Advancing Blade

Fadhila, Hanif Agha (2022) Studi Numerik Peningkatan Performa Turbin Angin Savonius Dengan Penempatan Silinder Di Samping Advancing Blade. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000102-Undergraduate Thesis.pdf Download (7MB)

Abstract

Energi listrik tak akan pernah bisa lepas dari kehidupan manusia. Sebagian besar manusia memerlukan energi listrik untuk pekerjaan, pendidikan, bahkan urusan rumah tangga. Seiring lama populasi manusia semakin meningkat, menyebabkan kebutuhan energi listrik juga meningkat. Sedangkan batu bara yang merupakan sumber utama energi listrik kian menipis dan diperkirakan akan habis dalam 65 tahun kedepan. Permasalahan energi listrik tidak hanya dari terbatasnya jumlah batubara yang tersisa, namun juga banyaknya penyakit dan kematian tiap tahunnya yang disebabkan oleh opersional pembangkit listrik. Salah satu energi yang bisa menjadi solusi bagi permasalahan tersebut adalah energi angin. Indonesia adalah negara katulistiwa dengan potensi energi angin yang rendah. Namun ada turbin angin yang bekerja dengan baik pada kecepatan angin rendah yaitu turbin angin Savonius. Penelitian dilakukan untuk meningkatkan performa turbin angin Savonius agar bisa mencapai performa terbaiknya. Penelitian akan dilakukan dengan cara memberikan silinder disamping advancing blade. Penambahan silinder akan membuat celah antara advancing blade dengan silinder itu sendiri, sehingga akan terbentuk efek nozzle dan attached flow. Sehingga kecepatan angin akan meningkat dan torsi positif akan meningkat pula. Metode yang digunakan ada numerik karena lebih baik dalam melakukan analisa fenomena aliran yang terjadi. Penelitian menggunakan software ansys Fluent 2021R dengan mesh yang telah melalui proses grid independency test. Model yang digunakan adalah realizable k-epsilon karena model tersebut memiliki nilai coefficient of moment yang mendekati hasil eksperimen. Untuk Penelitian peningkatan Cm dan Cp , turbin Savonius akan dicatat torsi dinamisnya pada setiap 1° selama 10 revolusi. Revolusi ke 10 akan dianggap paling stabil dan akan diambil rata rata Cm pada revolusi ke 10. Untuk torsi statis akan dianalisa setiap 10° mulai dari sudut rotor 0° hingga 180° dan dianalisa peningkatan performanya.Berdasarkan penelitian torsi dinamis yang telah dilakukan, jarak optimal yang didapatkan adalah Y/D 1,32 untuk kedua variasi kecepatan dengan nilai Cpmax/Cp0max masing�masing 1,0 dan 1,1 untuk kecepatan 4 & 6 m/s secara berturut-turut. Untuk torsi statis, jarak optimal terletak pada Y/D 1,51 untuk kedua variasi kecepatan dengan rata-rata Cts masing�masing 1,62 dan 1,76 untuk kecepatan 4 & 6 m/s secara berturut-turut. Analisis torsi dinamis menghasilkan bahwa penambahan silinder pada kecepatan 4m/s menyebabkan turunnya tekanan stagnasi, turunnya attached flow pada jarak silinder rendah, meningkatnya tekanan sisi cekung advancing blade dan meningkatnya base pressure. Sedangkan pada variasi kecepatan 6m/s menyebabkan meningkatnya tekanan stagnasi, meningkatnya attached flow pada jarak silinder rendah, meningkatnya tekanan sisi cekung advancing blade dan menurunnya base pressure.
==================================================================================================================================
Electrical energy can never be separated from human life. Most humans need electrical energy for work, education, and even household matters. As the human population continues to increase, the demand for electrical energy also increases. Meanwhile, coal, which is the main source of electrical energy, is running low and is expected to run out in the next 65 years. The problem of electrical energy is not only from the limited amount of coal left, but also the number of diseases and deaths each year caused by the operation of power plants. One of the energy that can be a solution to these problems is wind energy. Indonesia is an equatorial country with low wind energy potential. However, there is a wind turbine that works well at low wind speeds, namely the Savonius wind turbine. The research was conducted to improve the performance of the Savonius wind turbine in order to achieve its best performance. Research will be carried out by providing a cylinder in addition to the advancing blade. The addition of a cylinder will create a gap between the advancing blade and the cylinder itself, so that the nozzle effect and attached flow will form. So that the wind speed will increase and the positive torque will also increase. The method used is numerical because it is better in analyzing the flow phenomena that occur. The research uses ansys Fluent 2021R software with a mesh that has gone through a grid independence test process. The model used is realizable k-epsilon because the model has a coefficient of moment value that is close to the experimental results. For the study of increasing Cm and Cp, the Savonius turbine will record its dynamic torque at every 1° for 10 revolutions. The 10th revolution will be considered the most stable and the average Cm will be taken at the 10th revolution. Static torque will be analyzed every 10° from 0° to 180° of rotor angle and analyzed for performance improvements. Based on the dynamic torque research that has been carried out, the optimal distance obtained at Y/D 1.32 for both speed variations with Cpmax/Cp0max = 1.09 and 1.11 for speeds of 4 & 6 m/s, respectively. For static torque, the optimal distance obtained at Y/D 1.51 for both speed variations with an average Cts 1.62 and 1.76 for speeds of 4 & 6 m/s, respectively. Dynamic torque analysis results that the addition of cylinders at a speed of 4m/s causes a decrease in stagnation pressure, a decrease in attached flow at a low cylinder distance, an increase in the pressure of the advancing blade concave and increase base pressure. Meanwhile at 6m/s speed variation causes stagnation pressure to increase, attached flow increases at low cylinder spacing, increasing pressure on the concave side of advancing blade and decreasing base pressure.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 621.406 Fad s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Turbin Angin Savonius, Silinder Sirkuler, Sudu Advancing, Attached Flow, Tekanan, Savonius Wind Turbine, Circular Cylinder, Advancing blade, Attached Flow, Pressure
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:	24 Feb 2025 03:42
Last Modified:	24 Feb 2025 03:42
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118843

Actions (login required)

View Item