Kajian Keserupaan Parameter Kinerja Miniatur dan Prototipe Turbin Angin Sumbu Horisontal
DOI:
https://doi.org/10.26874/jt.vol17no2.80Keywords:
Turbin angin, miniatur, efisiensi, bilangan Reynolds, keserupaanAbstract
Pengujian kinerja turbin angin sumbu horisontal yang berukuran besar dapat disederhanakan dengan prinsip keserupaan. Prinsip tersebut memungkinkan prediksi karakter turbin berukuran besar (prototipe) dapat dilakukan dengan menggunakan model yang berukuran lebih kecil (miniatur). Ukuran miniatur yang cenderung kecil diharapkan dapat memudahkan proses pengujian dan meminimalisir biaya pembuatan spesimen uji. Teori keserupaan dapat digunakan pada kasus aerodinamika dengan syarat kesamaan nilai bilangan Reynolds dan bilangan Mach dari prototipe dan miniatur terpenuhi. Penelitian kali ini membahas keserupaan parameter kinerja prototipe dan miniatur turbin dari hasil simulasi numerik dengan menggunakan teori momentum-elemen bilah yang dilengkapi beberapa faktor koreksi. Hasil ini nantinya digunakan sebagai dasar pengujian kinerja pada penelitian selanjutnya. Pada awal proses simulasi, terdeteksi bahwa kesamaan nilai bilangan Reynolds antara prototipe dan miniatur dapat terjaga. Hal ini dilakukan dengan cara menaikkan nilai kecepatan angin pengujian miniatur secara proporsional sesuai dengan pengecilan dimensi turbin akibat proses penskalaan. Namun, nilai bilangan Mach keduanya terlihat berbeda cukup besar. Tercatat di posisi sekitar 50% hingga 80% panjang bilah, nilai rerata bilangan Mach untuk prototipe sebesar 0,02 dan miniatur sebesar 0,191. Terlihat bahwa nilai bilangan Mach pada prototipe turbin termasuk pada kategori incompressible sedangkan pada miniatur sudah masuk di kategori compressible. Meski begitu, ternyata perbedaan nilai bilangan Mach tersebut tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perbedaan karakter kinerja prototipe dan miniatur turbin. Hal ini dapat dilihat dari rerata simpangan koefisien daya sebesar dan koefisien gaya tangensial sebesar 2,3% serta koefisien gaya dorong yang hanya sebesar 1,4%.
References
Bot, E. T. G., & Ceyhan, O. (2011). Blade Optimization Tool User Manual. Energy Research Centre of the Netherlands Publication (Vol. 09). Petten. Diambil dari https://www.ecn.nl/publications/PdfFetch.aspx?nr=ECN-E--09-092
Bottasso, C. L., Campagnolo, F., & Petrović, V. (2014). Wind Tunnel Testing of Scaled Wind Turbine Models: Beyond Aerodynamics. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 127, 11–28. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2014.01.009
Fazlizan, A., Chong, W. T., Omar, W. Z. W., Mansor, S., Zain, Z. M., Pan, K. C., & Oon, C. S. (2012). Wind tunnel testing of 5-bladed H-rotor wind turbine with the integration of the omni-direction-guide-vane. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1440, hal. 507–512). Melaka: AIP Publishing LLC. https://doi.org/10.1063/1.4704256
Fluent Inc. (2001). Fluent 6.0 User’s Guide Vol. 2. In Fluent 6.0 User’s Guide (1 ed., hal. 324). Lebanon: Fluent Inc.
Hernandez, J., & Crespo, A. (1987). Aerodynamic Calculation of the Performance of Horizontal Axis Wind Turbines and Comparison with Experimental Results. Wind Engineering, 11(4), 11. Diambil dari https://www.jstor.org/stable/43749310
Ikaningsih, M. A., & Saefudin, D. B. (2018). Pemodelan Kekuatan Bilah Turbin Angin Horisontal Multimaterial. Jurnal Teknik, 17(01), 27–35. Diambil dari http://jurnalteknik.unjani.ac.id/index.php/jt/article/view/67
KataData. (2017). Berapa Target Bauran Energi Terbarukan Indonesia 2050? Diambil 19 Desember 2017, dari https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2017/09/13/berapa-target-bauran-energi-terbarukan-indonesia-2050
Kuester, M. S., Brown, K., Meyers, T., Intaratep, N., Borgoltz, A., & Devenport, W. J. (2015). Wind Tunnel Testing of Airfoils for Wind Turbine Applications. Wind Engineering, 39(6), 651–660. https://doi.org/10.1260/0309-524X.39.6.651
Lentera Bumi Nusantara. (2015). Lentera Angin Nusantara. Diambil 19 Desember 2017, dari http://www.lenterabumi.com/lenteraangin.html
Manwel, J. F., McGowan, J. G., & Rogers, A. L. (2009). Wind Energy Explained - Theory, Design and Application (2nd ed.). West Sussex: John Wiley and Sons Ltd.
Marten, D. (2015). QBlade Guidelines - v0.9. Berlin: TU Berlin. Diambil dari https://sourceforge.net/projects/qblade/files/Guidelines/QBlade_Guidelines_v09.pdf/download
Marten, D., & Wendler, J. (2013a). QBlade Guidelines - v0.6. Berlin: TU Berlin. Diambil dari http://q-blade.org/project_images/files/guidelines_v06(1).pdf
Marten, D., & Wendler, J. (2013b). QBlade Short Manual - v0.8. Berlin: TU Berlin. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.4015.0241
Mitulet, L.-A., Oprina, G., Chihaia, R.-A., Nicolaie, S., Nedelcu, A., & Popescu, M. (2015). Wind Tunnel Testing for A New Experimental Model of Counter-Rotating Wind Turbine. Procedia Engineering, 100, 1141–1149. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.01.477
Munson, B. R., Okiishi, T. H., Huebsch, W. W., & Rothmayer, A. P. (2013). Fundamentals of Fluid Mechanics (7th ed.). New Jersey: John Wiley and Sons Ltd.
Pyper, J. (2016). 7 Charts That Show Wind Power Is Surging in the US and Abroad. Diambil 19 Desember 2017, dari https://www.greentechmedia.com/articles/read/7-charts-that-show-wind-power-is-surging-in-the-us-and-abroad#gs.WQm3dSg
Scungio, M., Arpino, F., Focanti, V., Profili, M., & Rotondi, M. (2016). Wind Tunnel Testing of Scaled Models of A Newly Developed Darrieus-Style Vertical Axis Wind Turbine with Auxiliary Straight Blades. Energy Conversion and Management, 130, 60–70. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.10.033
Shen, W. Z., Zhu, W. J., & Sørensen, J. N. (2014). Study of tip loss corrections using CFD rotor computations. Journal of Physics: Conference Series, 555(1), 12094. https://doi.org/10.1088/1742-6596/555/1/012094
Simanjuntak, P. A. (2015). Blade Taperless 1 m. Tasikmalaya.
Simorangkir, E. (2017). Bisakah RI Kejar Target Energi Terbarukan 23% di 2025? Diambil 19 Desember 2017, dari https://finance.detik.com/energi/3643625/bisakah-ri-kejar-target-energi-terbarukan-23-di-2025
Downloads
Published
Issue
Section
License
Penulis yang menyerahkan artikel di Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan Aplikasi Teknik untuk keperluan publikasi telah mengetahui bahwa Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan Aplikasi Teknik memberikan akses terbuka terhadap konten untuk mendukung pertukaran informasi mengenai ilmu pengetahuan, sesuai dengan penerbitan daring yang berbasis Open Access Journal dan mengikuti Creative Commons Attribution 4.0 International License. Sehingga penulis setuju dengan ketentuan-ketentuan berikut:
1. Penulis memegang hak cipta dan memberikan hak publikasi pertama kepada pihak jurnal dengan pekerjaan secara bersamaan
di bawah Creative Commons Attribution 4.0 International License yang memungkinkan orang lain untuk berbagi pekerjaan
dengan pengakuan kepengarangan karya dan publikasi pertama artikel tersebut di Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan
Aplikasi Teknik.
2. Penulis dapat melakukan perjanjian tambahan untuk hak distribusi non-eksklusif artikel yang telah diterbitkan di jurnal ini
(misalnya, posting ke sebuah repositori institusi atau menerbitkannya dalam sebuah buku), dengan mengakui bahwa
publikasi pertama dilakukan di Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan Aplikasi Teknik.
3. Penulis diizinkan dan didorong untuk menyebarkan karya mereka secara daring (misalnya, dalam repositori institusi atau
laman web penulis) setelah artikel terbit (proses penerbitan artikel selesai). Hal ini terkait dengan imbas dari pertukaran
informasi yang produktif (Lihat Pengaruh Open Access).
