Studi Numerik Pengaruh Contra-Rotating Vertical Axis Wind Turbine Tipe H-Rotor Darrieus Dengan Variasi Pitch Angle

Setyawan, Aditya Ilham (2022) Studi Numerik Pengaruh Contra-Rotating Vertical Axis Wind Turbine Tipe H-Rotor Darrieus Dengan Variasi Pitch Angle. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007201044-Master_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB)

Abstract

Renewable energy merupakan salah satu solusi untuk mengurangi
penggunan energi fosil yang semakin lama semakin mengkhawatirkan bagi
lingkungan sekitar baik dari skala lokal maupun skala global. VAWT merupakan
salah satu instrumen yang sangat berpotensi dalam memanfaatkan renewable
energy khusunya energi angin dikarenakan konfigurasinya yang cukup mudah
serta dapat bekerja pada daerah-daerah yang memiliki kecepatan angin relatif
rendah. Namun, VAWT ini masih terkendala dengan peformanya yang belum
begitu baik jika dibandingkan dengan HAWT. Konfigurasi contra-rotating
VAWT turbin Darrieus hadir untuk mengatasi permasalahan pada VAWT
khusunya dalam hal peforma. Kemampuan pada generator yang mampu berputar
tidak hanya pada bagian rotor saja namun juga pada stator sehingga putaran
relatif pada rotor akan semakin meningkat, konfigurasi contra-rotating VAWT
turbin Darrieus ini sangat berpotensi di masa yang akan mendatang.
Penelitian ini menggunakan metode CFD
untuk menganalisis
bagaimana pengaruh contra-rotating VAWT turbin Darrieus khususnya pada
peforma aerodinamik. Kasus 3D dengan kondisi transien digunakan dalam
penelitian ini untuk menyesuaikan dari konfigurasi contra-rotating VAWT turbin
Darrieus yang memang harus melibatkan kondisi ruang secara 3D serta untuk
mendapatkan akurasi yang baik. Fokus utama dalam penelitian ini adalah bagaimana mendapatkan nilai Cm dan Cp dari setiap konfigurasi yaitu single
rotating, contra-rotating, serta contra-rotating dengan variasi pitch angle serta
mengamati far flow field untuk semua konfigurasi.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa pengaruh contra-rotating terhadap
VAWT turbi Darrieus mampu meningkatkan Cp karena memiliki putaran rotor
relatif yang lebih besar namun menurunkan secara peforma aerodinamik atau Cm
akibat pengaruh dari blade tip losses di semua variasi TSR. Pitch angle negatif
mampu meningkatkan peforma contra-rotating untuk TSR 1 dan 1.2 saja pada
pitch angle −4° dan pitch angle −2° . Pada TSR 1.4 hingga 2, pitch angle 0
mampu memberikan peforma yang paling baik diantara pitch angle lainya . far
flow field didapatkan tingkat pemulihan sekitar 80% pada jarak X/D sebesar 14
untuk semua konfigurasi yang digunakan.
====================================================================================================================================================================================
Renewablee energy is one solution to reduce the use of fossil energy,
which is increasingly worrying for the surrounding environment on a local and
global scale. VAWT is a very useful instrument in utilizing renewable energy
because it is quite easy to configure and can work in areas with relatively low
wind speeds. However, this VAWT is still constrained by its performance which
is not so good compared to HAWT. The contra-rotating¬ configuration of the
Darrieus VAWT turbine is here to solve the problems of the VAWT, especially in
terms of performance. The ability of the generator to rotate not only on the rotor
but also on the stator so that the relative rotation of the rotor will increase.
This study uses the CFD method to analyze the contra-rotating effect of
the Darrieus turbine VAWT, especially on aerodynamic performance. This study
used three-dimensional simulation with transient conditions to adjust the contra
rotating configuration of the Darrieus VAWT turbine, which must involve 3D
space conditions to get good accuracy. The main focus of this research is the
value of Cm and Cp to obtain each configuration, namely single-rotating, contra
rotating, and contra-rotating with variations in pitch angle, and how to observe the
far flow field for all configurations.
The study results show that the effect of contra-rotating on the Darrieus
VAWT turbine can increase Cp because the rotor rotation is relatively larger but
decreases aerodynamic performance or Cm due to the influence of blade tip losses in all variations of TSR. The negative pitch angle can increase the contra-rotating
performance for TSR 1 and 1.2 only at a pitch angle of -4° and a pitch angle of
2°. At TSR 1.4 to 2, pitch angle 0 can provide the best performance among other
pitch angles. The far flow field obtained a recovery rate of about 80% at an X/D
distance of 14 for all configurations used.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Contra-rotating VAWT turbin darrieus, CFD, Peforma aerodinamik, Pitch angle , Far flow field.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ828 Wind turbines
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	magang .
Date Deposited:	28 Aug 2026 07:54
Last Modified:	28 Aug 2026 07:54
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/144413

Actions (login required)

View Item