Studi Numerik Pengaruh Relative Wind Lens Distance Terhadap Performa Dan Karakteristik Aliran Pada Turbin Angin Darrieus H-Rotor Blade

Fathurrohman, Muhammad Raihan Shaleh (2023) Studi Numerik Pengaruh Relative Wind Lens Distance Terhadap Performa Dan Karakteristik Aliran Pada Turbin Angin Darrieus H-Rotor Blade. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000189_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Energi merupakan salah satu kebutuhan primer manusia. Distribusi energi pada masa ini, didominasi dari sumber yang bersifat tidak terbarukan, yaitu energi fosil. Jelas tampak bahwa semakin lama, energi fosil akan habis karena siklus yang dibutuhkan untuk terbentuk kembali memakan waktu jutaan tahun. Maka, banyak peneliti melakukan penelitian mengenai energi yang bersifat terbarukan. Alasan utamanya adalah, karena sifat energi ini yang tidak akan habis dan juga kebanyakan bersifat ramah lingkungan. Salah satu energi terbarukan yang memiliki potensi yang cukup besar untuk dimanfaatkan adalah energi angin. Konversi energi angin dilakukan dengan turbin angin. Salah satu jenis turbin angin yang cocok digunakan di indonesia adalah turbin angin Darrieus. Hal ini beralasan karena turbin ini memiliki keunggulan biaya operasi yang rendah dan juga kapabilitas dalam bekerja di lingkungan dengan kecepatan angin rendah. Ini sangat cocok mengingat kecepatan angin di daerah urban termasuk rendah. Untuk meningkatkan efisiensi performa dari turbin ini, dilakukan penambahan diffuser dan brim atau yang biasa disebut sebagai wind lens. Pada penelitian ini, digunakan turbin Darrieus tipe H-rotor dengan 3 sudu. Lalu, divariasikan jarak wind lens relatif terhadap turbin Darrieus. Untuk jarak yang digunakan adalah 0,2R; 0,3R; 0,4R; 0,5R. Variasi tersebut nantinya akan dibandingkan dengan turbin Darrieus tanpa wind lens. Nilai Tip Speed Ratio (TSR) yang digunakan berkisar antara 0,9 hingga 2,1 TSR. Software yang digunakan untuk simulasi komputasi fluida adalah Ansys Fluent 16.0. Lalu untuk metode turbulensi yang digunakan adalah K-ω SST. Kecepatan udara pada sisi inlet bersifat konstan dan uniform, dan diatur sebesar 5 m/s disesuaikan dengan kecepatan rata-rata angin di Indonesia. Performa turbin Darrieus dengan dan tanpa wind lens dapat dilihat pada grafik koefisien daya dan koefisien torsi pada rentang variasi TSR. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah penambahan wind lens mampu meningkatkan performa dari turbin Darrieus terutama pada nilai TSR Tinggi. Rata rata peningkatan performa yang diperoleh pada TSR 1.9 yang merupakan TSR optimum adalah sebesar 49.12%. Konfigurasi jarak wind lens yang paling optimum adalah pada variasi 0.3R dimana mampu menghasilkan nilai koefisien daya terbesar yaitu 0.507 dan juga peningkatan performa yang paling signifikan sebesar 53.89%. Efek dari penambahan wind lens adalah terciptanya perbedaan tekanan yang lebih besar pada sisi atas dan bawah sudu turbin sehingga resultan gaya yang tercipta memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan variasi tanpa wind lens.
================================================================================================================================
Energy is one of the primary human needs. The distribution of energy at this time is dominated by non-renewable sources, namely fossil energy. It is clear that over time, fossil energy will run out as the cycles required to regenerate take millions of years. So, many researchers conduct research on renewable energy. The main reason is, because of the nature of this energy that will not run out and is also mostly environmentally friendly. One of the renewable energy that has a large enough potential to be utilized is wind energy. Wind energy conversion is carried out by wind turbines. One type of wind turbine that is suitable for use in Indonesia is the Darrieus wind turbine. This is reasonable because this turbine has the advantages of low operating costs and also the capability to work in environments with low wind speeds. This is very suitable considering that the wind speed in urban areas is low. To increase the efficiency of the performance of this turbine, the addition of a diffuser and brim or what is commonly referred as a wind lens. In this study, the Darrieus turbine-type H-rotor with 3 blades was used. Then, the writer varies the wind lens distance relative to the Darrieus turbine. The distance used is 0.2R; 0.3R; 0.4R; 0.5R. This variation will be compared with a Darrieus turbine without a wind lens. The value of the Tip Speed Ratio (TSR) used ranges from 0.9 to 2.1 TSR. The software used for computational fluid simulation is Ansys Fluent 16.0. Then the turbulence method used is K-ω SST. The air velocity on the inlet side is constant and uniform with value of 5 m/s according to the average wind speed in Indonesia. The performance of the Darrieus turbine with and without wind lens can be seen in the graph of the power coefficient and torque coefficient in the TSR variation range. The results obtained from this study are the addition of a wind lens which can improve the performance of the Darrieus turbine, especially at high TSR values. The average performance increase obtained at TSR 1.9 which is the optimum TSR is 49.12%. The most optimum wind lens distance configuration is the 0.3R variation which is capable of producing the largest power coefficient value of 0.507 and also the most significant performance increase of 53.89%. The effect of adding a wind lens is to create a greater pressure difference on the upper and lower sides of the blades so that the resulting force has a greater value than the variation without a wind lens.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Energi Angin, Turbin Darrieus, Wind Lens, Koefisien Daya, Koefisien Torsi, Tip Speed Ratio, Energy, Darrieus Turbine, Wind Lens, Coefficient of Power, Coefficient of Torque, Tip Speed Ratio
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. 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 and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Raihan Shaleh Fathurrohman
Date Deposited:	16 Feb 2023 02:28
Last Modified:	16 Feb 2023 02:28
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/97312

Actions (login required)

View Item