ecofirm SIMULASI MEKANISME PASSIVE PITCH DENGAN FLAPPING WING PADA TURBIN VERTIKAL AKSIS ARUS SUNGAI TIPE DARRIEUS STRAIGHT-BLADED BERBASIS CFD
Dosen pembiming: Dr. Ridho Hantoro, ST., MT. NIP. 197612232005011001 Nur Laila Hamidah, ST., MSc.
Oleh: Susilo(2410100053) Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut teknologi Sepuluh Nopember
Agenda Pendahuluan
Metodologi Penelitian
Analisa Data Eksperimen dan Simulasi
Penutup
Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Tugas Akhir Batasan Masalah
Diagram Alir Penelitian Geometri Turbin Proses Meshing Simulasi CFD
Pengaruh Mekanisme Passive Pitch Pada Pola Aliran dan Torsi Torsi Fx, Fy Ilustrasi Vektor kecepatan, kontur tekanan dan streamline
Kesimpulan Saran
LATAR BELAKANG
1
Kelemahan Turbin Darrieus Straight-bladed - Self starting yang lama - Torsi yang dihasilkan rendah
2
Tantangan Mekanisme Passive Pitch pada Turbin darrieus -Perbedaan
Fixed Pitch dan Passive Pitch Pada Turbin Darrieus -Mulai Berkembang Mekanisme Passive Pitch Pada Turbin Darrieus
3 Pengembangan Terbaru pada Mekanisme Passive Pitch
-Tantangan untuk mengembangkan flapping foil -Mulai berkembangnya mekanisme passive pitch dengan konsep flapping wing
PERMASALAHAN DAN TUJUAN
Pengaruh mekanisme flapping wing turbin vertikal aksis arus sungai terhadap profil aliran fluida yang terjadi menggunakan CFD.
1.
Mengetahui pengaruh mekanisme flapping wing terhadap profil aliran fluida yang terjadi menggunakan CFD. 2.
Pola fluktuasi gaya Fx, Fy, beserta torsi pada mekanisme flapping wing turbin Darrieus straight-bladed.
Mengetahui pola perubahan nilai gaya dan torsi pada mekanisme flapping wing turbin Darrieus straight-balded.
BATASAN MASALAH 1. Turbin yang digunakan pada penelitian ini adalah turbin vertikal aksis tipe Darrieus straight-bladed. 2. Simulasi mekanisme passive-pitch dengan flapping wing menggunakan CFD. 3. Airfoil yang digunakan adalah NACA 0018 4. Panjang chord airfoil adalah 10 cm sedangkan panjang spand airfoil adalah 80 cm untuk setiap blade. 5. Variasi sudut pitch tipe passive variable pitch adalah dengan sudut 100 dan 200 untuk 1 kecepatan sungai. 6. Metode simulasi menggunakan perangkat lunak CFD 3 dimensi dengan cara turbin diputar setiap 5 derajat azimuth untuk satu putaran penuh
DIAGRAM ALIR TUGAS AKHIR
Mulai
Obsevasi Objek
Studi Literatur
A Penyusunan Proposal
Perancangan Geometri Turbin
Kesimpulan
Proses Simulasi CFD
Proses Meshing
Analisa Data
Penyusunan Laporan
Selesai Pengambilan Data
Fx, Fy, Torsi, Profil Aliran Ya
A
Tidak
Geometri dan Meshing
Domain Total
Meshing
Proses Verifikasi
SIMULASI CFD Opening
wall
wall
Inlet
Data Eksperimen Vs Simulasi
Torsi yang dibandingkan pada simulasi dan eksperimen merupakan nilai rata-rata torsi yang dihasilkan oleh turbin dalam satu putaran penuh serta torsi rata-rata yang dihasilkan oleh turbin pada saat eksperimen, nilai torsi yang dihasilkan dari simulasi memiliki rata-rata error sebesar 11.50% untuk pitch angle 10 ° dan 11.30% untuk pitch angle 20°
ANALISA DATA (Pola Perubahan Nilai Gaya )
(Pola Perubahan Nilai Resultan Gaya )
ANALISA DATA (Pola Perubahan Nilai Torsi)
ANALISA DATA (Pola Perubahan Nilai Resultan Torsi)
ANALISA DATA (Pola Perubahan Nilai Gaya Pada Setiap Foil)
ANALISA DATA (Pola Perubahan Nilai Torsi Pada Setiap Foil)
ANALISA DATA (Pola Perubahan Nilai Torsi Pada Setiap Foil)
Berdasarkan pola perubahan nilai torsi yang dihasilkan oleh setiap foil pada gambar disamping terlihat bahwa nilai torsi dengan pola yang bagus diperoleh ketika foil berada pada azimuth 0 sampai 115, hal ini dikarenakan pada azimuth tersebut foil terkena aliran fluida secara langsung dan tidak terkena gangguan dari foil yang lain, nilai torsi yang dihasilkan oleh foil 1 mulai dari azimuth 0 sampai 100 mengalami kenaikan mulai dari 1.69 Nm sampai 9.41 Nm, setelah itu nilai torsi yang dihasilkan oleh foil 1 mengalami penurunan sampai 4.38 Nm (azimuth 135), setelah itu nilai torsi mengalami kenaikan lagi sampai azimuth 150 dengan nilai torsi sebresar 6.89 Nm.
(Profil Tekanan, velocity vector dan streamline Pada Azimuth 80)
(Profil Tekanan, velocity vector dan Pada Azimuth 100)
KESIMPULAN
Distribusi tekanan yang terbesar terjadi ketika turbin berada di azimuth 100 dengan nilai tekanan sebesar 228.4 Pa sedangkan distribusi tekanan yang terendah terjadi ketika turbin berada pada azimuth 80 dengan nilai tekanan sebesar 184.2 Pa. Nilai gaya serta torsi yang dihasilkan oleh turbin pada sumbu x yang tertinggi adalah 37.11 N dan 5.57 Nm, sedangkan nilai gaya dan torsi tertinggi yang dihasilkan oleh turbin pada sumbu y adalah 5.47 N dan 14.37 Nm. Nilai gaya dan torsi yang tertinggi hasil resultan sumbu x dan y adalah 37.37 N dengan sudut tangensial sebesar -6.33 (kuadran IV) dan 14.46 Nm dengan sudut tangensial sebesar 83.67 (kuadran I). Performansi turbin jenis Darrieus straight-bladed dapat ditingkatkan dengan memanfaatkan mekanisme flapping wing sebagai mekanisme passive pitch, sudut pitch yang terbaik pada mekanisme flapping wing ini adalah 20.
SARAN Untuk pemilihan sudut pada mekanisme flapping wing lebih disarankan berada diatas 10 derajat, dan bisa berkisar antara 15-25 derajat. Dapat dilakukan modifikasi pada turbin dengan menambahkan fin pada blade turbin. Ketika melakukan pengukuran torsi pada saat pengujian dan pengambilan data turbin, alat ukur torque wrench diusahakan berada pada kuadran I dan IV. Untuk mempermudah proses validasi Antara simulasi berbasis CFD dengan eksperimental, cara pengambilan data berupa torsi dapat dilakukan setiap 5 atau 10 azimuth pada satu putaran penuh turbin.
Daftar pustaka
Mohon kritik dan saran
