Analisis Numerik Kekuatan Turbin Arus Laut Tipe Sumbu Horizontal dengan Variasi Material Menggunakan Metode Elemen Hingga

Hafizuddin, M. Luthfi (2023) Analisis Numerik Kekuatan Turbin Arus Laut Tipe Sumbu Horizontal dengan Variasi Material Menggunakan Metode Elemen Hingga. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 04311640000094-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Kesadaran akan dampak negatif dan keterbatasan sumber energi fosil memunculkan inovasi pengembangan teknologi alternatif dari energi arus laut akibat gelombang pecah. Energi arus laut dapat dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin arus laut sumbu horizontal. Beban fluida dari energi arus laut dapat menyebabkan bilah turbin menjadi lelah dan pada akhirnya akan terjadi kerusakan pada struktur bilah turbin. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi dampak kerusakan pada bilah turbin adalah dengan memilih jenis material yang sesuai dengan kondisi lingkungan. Penelitian ini berfokus menganalisis pengaruh jenis material terhadap beban arus dengan kecepatan 1-3 m/s. Material yang digunakan antara lain: structural steel, alumunium alloy 6061-T6, stainless steel SUS304, glass fiber reinforced plastic (GFRP) dan carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Untuk mengetahui kekuatan bilah turbin, dilakukan analisis tegangan, deformasi, dan umur kelelahan akibat beban fluida dengan perhitungan numerik secara statis menggunakan metode elemen hingga. Material CFRP memiliki nilai tegangan von mises maksimum yang lebih besar dibandingkan material lainnya, material dengan sifat kekakuan tinggi mengalami tegangan yang besar. GFRP memiliki nilai deformasi maksimum yang lebih besar dibandingkan material lainnya, material dengan modulus elastisitas yang rendah mengalami deformasi yang besar. Umur kelelahan bilah turbin yang merujuk pada batas minimum σe menggunakan interval pembebanan sebesar 100 siklus/hari antara lain: structural steel – lebih dari 27 tahun; alumunium alloy 6061-T6 – lebih dari 2740 tahun; stainless steel SUS304 – lebih dari 223 tahun; GFRP – lebih dari 223 tahun dan CFRP – lebih dari 383562 tahun.
================================================================================================================================
Awareness of the negative impacts and limitations of fossil energy sources has spurred the innovation of alternative technological development for harnessing wave energy from ocean currents. Ocean current energy can be converted into electrical energy using horizontal-axis tidal turbines. The fluid load from ocean currents can cause fatigue on the turbine blades, eventually leading to structural damage. One way to mitigate the impact of blade damage is by selecting appropriate materials that suit the environmental conditions. This research focuses on analyzing the influence of different materials on the fluid load at speeds of 1–3 m/s. The materials used in the study include structural steel, aluminum alloy 6061-T6, stainless steel SUS304, glass fiber-reinforced plastic (GFRP), and carbon fiber-reinforced plastic (CFRP). To determine the turbine blade's strength, stress, deformation, and fatigue life analysis are conducted due to fluid loading using static numerical calculations with the finite element method. CFRP exhibits a higher maximum von Mises stress value compared to other materials, indicating that materials with higher stiffness experience more significant stress. GFRP demonstrates a more significant maximum deformation value than other materials, as materials with a lower elastic modulus experience a more significant deformation. The fatigue life of the turbine blades, referring to the minimum stress limit σe, using a loading interval of 100 cycles/day, is estimated as follows: structural steel – over 27 years; aluminum alloy 6061-T6 – over 2740 years; stainless steel SUS304 – over 223 years; GFRP – over 223 years, and CFRP – over 383,562 years.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	structural strength, horizontal axis turbine, breaking wave, material, finite element method, kekuatan struktur, turbin sumbu horizontal, gelombang pecah, material, metode elemen hingga.
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC147 Ocean wave power. T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC1665 Offshore structures--Materials.
Divisions:	Faculty of Marine Technology (MARTECH) > Ocean Engineering > 38201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	M. Luthfi Hafizuddin
Date Deposited:	24 Jul 2023 03:41
Last Modified:	24 Jul 2023 03:41
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/99046

Actions (login required)

View Item