Analisis Numerik Pengaruh Geometri Lubang Bukaan Tetap Flange pada Difuser Tipe Compact terhadap Beban Angin dan Kinerja Difuser

BAGAS ANTIKO RIDHO M, Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc. ; Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Pemanfaatan energi angin di Indonesia masih terbilang cukup rendah. Salah satu penyebabnya adalah mayoritas turbin angin didesain untuk kecepatan angin rata-rata di atas kecepatan angin rata-rata di Indonesia. Salah satu solusi permasalahan tersebut adalah dengan meningkatkan kecepatan angin lokal yang dapat diwujudkan dengan struktur difuser. Konsep yang sedang berkembang adalah difuser tipe compact. Disisi lain, penambahan struktur difuser menyebabkan bertambahnya beban angin yang diterima sistem turbin angin, dimana 60% beban angin terjadi pada bagian tepian difuser (flange). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh lubang bukaan tetap flange pada difuser tipe compact terhadap beban angin dan kinerja difuser. Penelitian dilakukan secara numerik, menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics (CFD). Variabel yang divariasikan adalah besar dan posisi lubang bukaan pada flange. Terdapat 24 model uji. Penelitian ini secara umum memberikan kesimpulan bahwa penambahan geometri lubang bukaan tetap pada flange dapat menurunkan beban angin hingga 18% dengan resiko penurunan kinerja difuser hingga 1,5%. Model terbaik adalah model 24 dengan besar lubang 0,3D dan posisi terdekat lubang berjarak 1,894D dari sumbu axis ke arah radial yang menghasilkan penurunan beban angin sebesar 18% dan penurunan kinerja difuser sebesar 1%. Penurunan beban angin dan penurunan kinerja difuser pada model difuser dengan lubang bukaan tetap flange tidak dipengaruhi oleh kecepatan aliran bebas.

The utilization of wind energy in Indonesia is still fairly low. One reason is that the majority of wind turbines are designed for average wind speeds above the average wind speed in Indonesia. One solution to this problem is to increase the local wind speed which can be realized with a diffuser structure. The development concept is the compact type diffuser. On the other hand, the addition of the diffuser structure causes an increase in wind load received by the wind turbine system, where 60% of the wind load occur at the edges of the diffuser (flange). This study aims to determine the effect of flange fixed opening holes on compact type diffuser on wind load and diffuser performance. The study was conducted numerically, using Computational Fluid Dynamics (CFD) software. The variable variance is the size and position of the opening hole in the flange. There are 24 test models. This study generally provides the conclusion that the addition of a fixed opening hole geometry to the flange can reduce wind loads by up to 18% with the risk of decreasing diffuser performance by up to 1.5%. The best model is the 24 model with 0.3D hole size and the closest position of the hole is 1,894D from the axis axis in the radial direction which results in a decrease in wind load by 18% and a decrease in diffuser performance by 1%. Decreasing the wind load and decreasing the diffuser performance on the diffuser model with the flange fixed opening hole are not affected by the free flow velocity.

Kata Kunci : Difuser, Turbin Angin, Beban Angin, CFD / Diffuser, Wind Turbine, Wind Load, CFD