SKRIPSI Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknik UM, 2019

Ukuran Huruf:  Kecil  Sedang  Besar

Simulasi Distribusi Angin pada Turbin Ventilator dengan Variasi Kecepatan Angin dan Jumlah Sudu Menggunakan Pendekatan Computational Fluid Dynamics dan Response Surface Methodology

Achrizal Naufal

Abstrak


Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki sumber daya energi terbarukan berupa angin yang sangat melimpah. Potensi ini dapat dimaksimalkan dengan menggunakan turbin angin yang sesuai untuk mengonversi energi angin menjadi energi listrik. Salah satu jenis turbin angin yang bisa dioptimalkan adalah turbin ventilator, yang memiliki keunggulan cukup mudah penempatannya dan sebagai alat sirkulasi udara dalam suatu ruang. Pada peneltian sebelumnya diketahui turbin ventilator memiliki kekurangan mendasar yaitu desain dan jumlah sudu yang kurang optimal untuk menerima tumbukan angin. Hal ini menjadi faktor utama rendahnya efisiensi. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mensimulasikan distribusi angin pada turbin ventilator dengan variasi kecepatan angin dan jumlah sudu menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamics(CFD) dengan software Ansys. Besarnya pengaruh dari variabel bebas dan terikat dapat dianalisis menggunakan Response Surface Methodology (RSM) dengan software Minitab.

Penelitian ini dilakukan secara komputasional menggunakan metode kajian eksperimental semu. Variabel bebas yang digunakan yaitu kecepatan angin sebesar 5, 10, dan 15 m/s serta jumlah sudu sebanyak 24, 30, dan 36 buah. Tahap pertama yaitu menentukan desain eksperimen menggunakan RSM. Tahap kedua yaitu simulai menggunakan Ansys untuk memperoleh nilai torsi dan kecepatan tangensial. Tahap ketiga yaitu perhitungan efisiensi turbin menggunakan persamaan matematis. Tahap keempat optimasi menggunakan RSM untuk memperoleh nilai variabel yang paling berpengaruh.

Hasil penelitian dengan pendekatan CFD menghasilkan nilai efisiensi maksimum turbin ventilator adalah 88,3 %, pada variasi kecepatan angin 5 m/s dan jumlah sudu 36 buah. Berdasarkan pendekatan RSM diperoleh nilai efisiensi yang paling optimal sebesar 82 %, pada kecepatan angin 5 m/s dan jumlah sudu 36 buah. Kedua pendekatan tersebut (CFD dan RSM) menunjukkan perbedaan hasil efisiensi sebesar 6,3 %. Perpaduan dari variabel bebas jumlah sudu yang besar dan kecepatan angin yang rendah menghasilkan nilai efisiensi yang paling optimal. Kondisi ini terjadi karena pada kecepatan angin yang rendah dan jumlah sudu yang besar, aliran udara yang melewati celah antar sudu mengalami tingkat turbulensi yang rendah.