Studi Numerik Turbin Angin Savonius Sudu Bach Dengan Variasi Blade Shape Factor

Ibrahim, Kelvin (2020) Studi Numerik Turbin Angin Savonius Sudu Bach Dengan Variasi Blade Shape Factor. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000054_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pertumbuhan ekonomi yang meningkat akan mendorong penggunaan energi secara nasional. Namun demikian ketersediaan sumber daya energi fosil makin berkurang, oleh karena itu sangat dibutuhkan dorongan terhadap peranan energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi yang kian meningkat. Energi Baru dan Terbarukan (EBT) merupakan energi alternatif yang patut dipertimbangkan mengingat sumber daya EBT selalu tersedia dan menggunakan teknologi yang terus berkembang. Salah satu energi terbarukan yang bisa dimanfaatkan dan dikembangkan adalah energi angin. Turbin angin Savonius merupakan turbin angin vertikal yang mempunyai bentuk setengah silinder yang dipasang dengan arah yang berlawanan. Konstruksi turbin Savonius yang dianalisa adalah bentuk Bach. Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa bentuk Bach dapat menghasilkan performa yang sama ataupun lebih baik dibandingkan dengan turbin Savonius standard. Dalam penelitian ini dilakukan analisis terhadap Blade Shape Factor yang dapat memberikan performa yang paling optimal. Metode yang dilakukan pada studi ini adalah studi numerik dua dimensi pada turbin dinamis dengan aliran unsteady dan incompressible flow yang menggunakan software ANSYS FLUENT. Bentuk geometri yang diuji adalah turbin angin Savonius dengan tipe sudu Bach dengan sudut busur sudu 1350 dengan kondisi rotor dinamis atau berputar. Turbulence model yang digunakan adalah k-ω-SST. Kecepatan inlet yang digunakan adalah konstan 4 m/s. Boundary condition untuk inlet adalah velocity inlet, outlet ialah outflow, dinding atas bawah diatur symmetry, wall untuk domain statis dan rotasi. Pengolahan data akan dilakukan setelah simulasi selesai. Data tersebut meliputi kontur kecepatan, kontur tekanan, distribusi koefisien tekanan sepanjang permukaan, torsi, koefisien momen, dan koefisien daya. Dari simulasi ini didapatkan hasil analisa berupa perbedaan hasil simulasi turbin angin Savonius pada variasi Shape Factor 0.2; 0.3; dan 0.4 dalam aspek performa dan fenomena aliran, selain itu juga hasil secara kualitatif yang merepresentasikan kontur dan streamline aliran angin yang melewati turbin yang berputar juga data kuantitatif berupa nilai koefisien momen dan koefisien daya yang digunakan untuk mengalisis performa dari ketiga variasi turbin angin Savonius. Hasil simulasi menunjukkan bahwa turbin angin dengan variasi Shape Factor 0.4 memiliki performa tertinggi dibanding variasi Shape Factor yang lain yang dibuktikan dengan perbedaan warna yang sangat jauh pada sudu advancing karena adannya akselerasi yang sangat tinggi sehingga perbedaan tekanan yang dihasilkan sangat besar sehingga dapat disimpulkan bahwa seiring dengan kenaikan nilai Shape Factor, akan menaikkan performa dari turbin angin Savonius Bach ini dalam hal kenaikan Koefisien momen sebesar 6.8% dan Koefisien Daya sebesar 7.3% bila dibandingkan dengan variasi dibawahnya. ========================================================= Increased economic growth will encourage national energy use. However, the availability of fossil energy resources is decreasing, therefore it is very necessary to encourage the role of alternative energy to meet the increasing energy needs. New and Renewable Energy (EBT) is an alternative energy that should be considered considering that EBT resources are always available and use ever-evolving technology. One of the renewable energies that can be utilized and developed is wind energy. The Savonius wind turbine is a vertical axis wind turbine that has a half cylinder shape and is installed in the opposite direction. The Savonius turbine construction analyzed is Bach’s shape. Several previous studies have shown that the Bach form can produce the same or better performance than a standard Savonius turbine. In this research, an analysis of the Blade Shape Factor is carried out which can provide the most optimal performance. The method used in this study is a two-dimensional numerical study on a dynamic turbine with unsteady and incompressible flow flow using ANSYS FLUENT software. The geometry being test in this simulation is the Savonius wind turbine with Bach Blade type with an arc angle of 135o with a dynamic or rotating rotor condition. The turbulence model used is the k-ω-SST. The inlet velocity used is constant 4 m/s. The boundary condition for the inlet is velocity inlet, outlet is the outflow, the upper and lower walls are arranged symmetrically, the wall is for the static domain and rotation. Data processing will be carried out after the simulation is complete. The data includes velocity contours, pressure contours, distribution of pressure coefficient along the surface, torque, moment coefficient, and power coefficient. From this simulation, the analysis result obtained in the form of differences in Savonius wind turbine simulation results on the variation of Shape Factor 0.2; 0.3; and 0.4 in terms of performance and the flow phenomena, in addition, qualitative result that represent the contours and streamlines of wind flow passing a rotating turbine as well as quantitative data in the form of moment coefficient and power coefficient used to analyzed the performance of the three variation of Savonius wind turbines. The simulation results show that wind turbine with a Shape Factor 0.4 variation have the highest performance compared to other Shape Factor variations by looking at a very large color differences on the advancing blade because of the very high acceleration so that the pressure difference produced is very large so it can be concluded that the increasing of Shape Factor will increase the performance of the Savonius Bach wind turbine in terms of an increase in the moment coefficient of 6.8% and power coefficient of 7.3% when compared to the other Shape Factor variation.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Savonius, Bach, Torsi, Koefisien Momen, Koefisien Daya; Savonius, Bach, Torque, Moment Coefficient, Power Coefficient
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ828 Wind turbines
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Kelvin Ibrahim
Date Deposited: 14 Aug 2020 08:59
Last Modified: 14 Aug 2020 08:59
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/78210

Actions (login required)

View Item View Item