Studi Eksperimen Peningkatan Kinerja Turbin Angin Savonius dengan Penempatan Silinder Sirkular di Depan Returning Blade Turbin "Studi Kasus Untuk d/D = 0,4; y/D = 0,5; S/D = 1,3-1,7; Bilangan Reynolds 96000, 134000, dan 173000"

Suwito, Galing Tirtojati (2019) Studi Eksperimen Peningkatan Kinerja Turbin Angin Savonius dengan Penempatan Silinder Sirkular di Depan Returning Blade Turbin "Studi Kasus Untuk d/D = 0,4; y/D = 0,5; S/D = 1,3-1,7; Bilangan Reynolds 96000, 134000, dan 173000". Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000158-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pertumbuhan penduduk dan ekonomi menyebabkan konsumsi energi nasional terus meningkat setiap tahun. Konsumsi energi di Indonesia masih didominasi oleh energi fosil yang memerlukan waktu sangat lama untuk terbentuk serta memiliki ketersediaan yang terbatas. Oleh karena itu, diperlukan pemanfaatan sumber energi terbarukan. Salah satu sumber energi terbarukan yang belum dimanfaatkan secara optimal adalah energi angin. Turbin Savonius merupakan jenis turbin yang dapat beroperasi pada kecepatan angin rendah dan memiliki desain yang sederhana. Turbin ini menghasilkan daya dengan memanfaatkan gaya drag yang bekerja pada setiap sudunya. Perbedaan gaya drag antara advancing blade dan returning blade menghasilkan putaran sudu. Semakin kecil gaya drag pada returning blade, semakin besar selisih torsi dan daya yang dihasilkan. Namun, kelemahan utama turbin Savonius adalah efisiensinya yang relatif rendah. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan performa turbin Savonius dengan menempatkan silinder sirkular di depan returning blade. Penelitian dilakukan secara eksperimental di ruang terbuka menggunakan aliran angin yang dihasilkan oleh axial fan. Turbin Savonius yang digunakan memiliki dua sudu dengan diameter (D) 165 mm untuk setiap sudu, tinggi (H) 213 mm, diameter poros (e) 19 mm, dan diameter end plate 321 mm. Silinder pengganggu memiliki diameter 66 mm dan tinggi 500 mm. Penelitian menggunakan rasio diameter silinder terhadap diameter sudu turbin (d/D) sebesar 0,4 dengan variasi rasio jarak antara pusat turbin dan pusat silinder terhadap diameter sudu (S/D) sebesar 1,3 ≤ S/D ≤ 1,7. Variasi bilangan Reynolds yang digunakan adalah 9,6 × 10⁴, 1,34 × 10⁵, dan 1,73 × 10⁵. Pengukuran dilakukan menggunakan anemometer untuk kecepatan angin, tachometer untuk putaran turbin, torsimeter untuk torsi statis, dan brake dynamometer untuk torsi dinamis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan silinder pengganggu di depan returning blade meningkatkan performa turbin Savonius pada kondisi optimum S/D = 1,4, y/D = 0,5, dan Re = 9,6 × 10⁴. Kondisi tersebut meningkatkan Coefficient of Power (CoP) sebesar 1,497 kali, dari 0,068 menjadi 0,103 pada λ = 0,644, meningkatkan Coefficient of Moment (CM) dari 0,054 menjadi 0,177 pada λ = 0,163, serta meningkatkan torsi statis dari 0,28 N·cm menjadi 2,46 N·cm pada θ = 30°. Dibandingkan dengan kondisi tanpa silinder pengganggu, penempatan silinder pada S/D = 1,4 dan y/D = 0,5 pada Re = 9,6 × 10⁴, 1,34 × 10⁵, dan 1,73 × 10⁵ mampu meningkatkan performa sekaligus kemampuan self-starting turbin Savonius pada seluruh posisi sudut sudu turbin.
===================================================================================================================================
Population and economic growth have caused national energy consumption to increase continuously each year. Energy consumption in Indonesia is still dominated by fossil fuels, which require a very long formation period and are available only in limited quantities. Therefore, the utilization of renewable energy resources has become increasingly important. One renewable energy source that has not yet been optimally utilized is wind energy. The Savonius turbine is a type of wind turbine capable of operating at low wind speeds and is characterized by its simple design. It generates power by utilizing the drag force acting on each blade. The difference in drag force between the advancing blade and the returning blade produces rotational motion. A smaller drag force acting on the returning blade results in greater torque and power output. However, the main drawback of the Savonius turbine is its relatively low efficiency. Therefore, this study was conducted to improve the performance of the Savonius turbine by placing a circular cylinder in front of the returning blade. The experiment was carried out in an open area using airflow generated by an axial fan. The Savonius turbine consisted of two blades, each with a diameter of 165 mm, a height of 213 mm, a shaft diameter of 19 mm, and an end plate diameter of 321 mm. The disturbance cylinder had a diameter of 66 mm and a height of 500 mm. The experiment employed a cylinder-to-blade diameter ratio (d/D) of 0.4 with a center-to-center spacing ratio (S/D) ranging from 1.3 to 1.7. Reynolds numbers of 9.6 × 10⁴, 1.34 × 10⁵, and 1.73 × 10⁵ were investigated. Wind speed, turbine rotational speed, static torque, and dynamic torque were measured using an anemometer, tachometer, torquemeter, and brake dynamometer, respectively. The results demonstrated that placing the disturbance cylinder in front of the returning blade significantly improved the performance of the Savonius turbine at the optimum condition of S/D = 1.4, y/D = 0.5, and Re = 9.6 × 10⁴. Under these conditions, the Coefficient of Power (CoP) increased by 1.497 times from 0.068 to 0.103 at λ = 0.644, the Coefficient of Moment (CM) increased from 0.054 to 0.177 at λ = 0.163, and the static torque increased from 0.28 N·cm to 2.46 N·cm at θ = 30°. Compared with the configuration without a disturbance cylinder, the addition of the cylinder at S/D = 1.4 and y/D = 0.5 for Reynolds numbers of 9.6 × 10⁴, 1.34 × 10⁵, and 1.73 × 10⁵ improved both the overall performance and the self-starting capability of the Savonius wind turbine at all blade angular positions.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Savonius wind turbine, cylinder disturber, coefficient of power, coefficient of moment, S/D, Reynolds number
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T58.8 Productivity. Efficiency T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ266 Turbines. Turbomachines (General) T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ820 Wind power T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ828 Wind turbines
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Galing Tirtojati Suwito
Date Deposited:	21 Jul 2026 04:52
Last Modified:	21 Jul 2026 04:52
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/66578

Actions (login required)

View Item