Studi Numerik Konfigurasi Triangular pada Susunan Turbin Angin Sumbu Vertikal
PINTOKO AJI, Ir. Fauzun, S.T., M.T., Ph.D., IPM, ASEAN Eng.
2023 | Tesis | S2 Teknik Mesin
Penelitian ini menganalisis numerik menggunakan komputasi
dinamika fluida (CFD) 2D dengan turbulensi RANS k-? SST untuk mendapatkan
susunan optimal dari tiga turbin angin sumbu vertikal (VAWT) dengan bentuk
triangular. Hasil penelitian mengklarifikasi isu kontradiksi antara penelitian
sebelumnya mengenai konfigurasi optimal untuk arah rotasi, sudut antar turbin,
dan formasi turbin. Dalam penelitian ini, hasil menunjukkan bahwa konfigurasi
terbaik untuk turbin-turbin triangular adalah dengan formasi single-downstream,
upwind-inner, dan sudut 30 derajat untuk dua turbin depannya (upwind), dengan
urutan signifikansi parameter tersebut terhadap performanya adalah 2,81; 1,71;
dan 4,21 berdasarkan signal-to-noise ratio. Selanjutnya, penelitian juga
mengeksplorasi pengaruh penggeseran turbin belakang (single-downwind) dalam
konfigurasi single-downstream, downwind-inner, dan sudut 30°. Hasilnya
menunjukkan bahwa dengan melakukan penggeseran turbin belakang sebesar 2°,
performa turbin dapat meningkat hingga 21%. Peningkatan performa tersebut
terjadi karena adanya konsentrasi eddy viscosity yang tinggi yang dihasilkan
oleh ulakan turbin depan yang ditempatkan di sekitar zona azimut 160 derajat
dari turbin belakang (downwind). Selain itu, pergeseran puncak momen juga
terjadi sebagai akibat dari penambahan jarak antara inlet dua turbin upwind
dengan turbin belakang.
This research utilizes numerical analysis employing 2D
computational fluid dynamics (CFD) with the RANS turbulence model k-? SST to
determine the optimal arrangement of three vertical-axis wind turbines (VAWTs)
in a triangular configuration. The study aims to address the conflicting
findings in previous research regarding the optimal configuration for turbine
rotation direction, inter-turbine angle, and turbine formation. The results highlight
that the most effective configuration for triangular turbines is a
single-downstream formation with an upwind-inner arrangement and a 30-degree
angle for the two front turbines (upwind). Furthermore, the research
investigates the impact of rear turbine displacement (single-downwind) in the
single-downstream, downwind-inner configuration with a 30°The findings
demonstrate that a 2° displacement of the rear turbine can lead to a
performance increase of up to 21%. This performance enhancement is attributed
to the high eddy viscosity concentration generated by the front turbine wake
positioned around the azimuthal zone of 160 degrees from the rear turbine
(downwind). Additionally, a shift in the peak moment occurs due to the increased
distance between the inlets of the two upwind turbines and the rear turbine.
Kata Kunci : susunan triangular, turbin angin sumbu vertikal, komputasi dinamika fluida, Taguchi, efek venturi
