STUDI NUMERIK PENGARUH SUDU BERPENAMPANG LENGKUNG DENGAN VARIASI KELENGKUNGAN TERHADAP KINERJA TURBIN VORTEX

NUMERICAL STUDY OF THE INFLUENCE OF CURVED BADES WITH VARIATIONS OF CURRIFICATION ON VORTEX TURBINE PERFORMANCE

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ialah suatu pembangkit listrik berskala kecil yang memanfaatkan tenaga air sebagai penggeraknya seperti saluran irigasi, sungai dan air terjun dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan debit air. Hal ini menjadi referensi untuk pemanfaatan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex. Penelitian ini, menggunakan model turbin air jenis aliran vortex dengan sudu berpenampang lengkung dan dimensi yang sama dengan model sebenarnya. Geometri kelengkungan sudut sudu diubah sehingga didapatkan hasil dari kinerja turbin vortex. Metode penelitian yang digunakan adalah simulasi numerik pada kondisi unsteady menggunakan software CFD (Computational Fluid Dynamic) yaitu Ansys Fluent 17.2 dengan memvariasikan kelengkungan sudut sudu. Kelengkungan sudut sudu yang digunakan adalah 33°, 34°, 35°, 36°. Mesh yang digunakan Test/Hybrid Tgrid atau segitiga. Model turbulen yang digunakan k-omega standard dengan variasi Reynold Number 4,04 x 104, 4,18 x 104, 4,46 x 10^4, 4,95 x 10^4. Data hasil yang dianalisa adalah daya turbin, efisiensi turbin, velocity contour dan pressure contour. Hasil dari penelitian turbin aliran vortex dengan variasi kelengkungan sudut sudu adalah daya tertinggi dengan variasi reynold number 4,04 x 104 terjadi pada kelengkungan sudut 36° sebesar 21,34 watt. daya tertinggi dengan variasi reynold number 4,18 x 10^4, 4,46 x 104 dan 4,95 x 10^4 terjadi pada kelengkungan sudut  33° yaitu sebesar 28,13 watt, 44,80 watt dan 44,75 watt. Sedangkan  efiensi tertinggi dengan variasi reynold number 4,04 x 104 terjadi  pada kelengkungan sudut 36° sebesar 63,68 %. efisiensi tertinggi  dengan variasi reynold number 4,18 x 104 , 4,46 x 104 dan 4,95 x 104  terjadi pada kelengkungan sudut 33° yaitu sebesar 65,29 %, 85,07% dan 71,91%. Dari hasil analisis tersebut bahwa variasi  kelengkungan sudut sudu yang mendekati sudut 35° memiliki  pengaruh terhadap kenaikan daya pada turbin reaksi vortex, hal ini dikarenakan arah jatuh aliran yang mengenai permukaan sudut sudu lebih merata sehingga membuat putaran turbin lebih cepat dibandingkan dengan turbin variasi kelengkungan sudut 35°.

Kata Kunci: Studi Numerik, Turbin Vortex, Kelengkungan Sudu Turbin, Computational Fluid Dynamic (CFD). 

Microhydro Power Plant (PLTMH) is a small-scale power plant that uses water power as its driving force, such as irrigation canals, rivers and waterfalls by utilizing the height of the waterfall (head) and water discharge. This is a reference for utilizing river flow by turning it into a vortex flow This research, uses a vortex flow type water turbine model with curved blades and the same dimensions as the actual model. The geometry of the blade angle curvature is changed to obtain results from the performance of the vortex turbine. The research method used is numerical simulation in unsteady conditions using CFD (Computational Fluid Dynamic) software, namely Ansys Fluent 17.2, by varying the curvature of the blade angle. The curvature angles of the blades used are 33°, 34°, 35°, 36°. The mesh used is Test/Hybrid Tgrid or triangle. The turbulent model used is standard k-omega with variations in Reynolds Number 4.04 x 10^4 , 4.18 x 10^4 , 4.46 x 10^4 , 4.95 x 10^4. The result data analyzed is turbine power, turbine efficiency, velocity contour and pressure contour. The results of research on vortex flow turbines with variations in blade angle curvature are that the highest power with a Reynolds number variation of 4.04 x 104 occurs at an angle of curvature of 36° of 21.34 watts. The highest power with variations in the Reynolds number of 4.18 x 104, 4.46 x 104 and 4.95 x 104 occurs at an angle of curvature of 33°, namely 28.13 watts, 44.80 watts and 44.75 watts. Meanwhile, the highest efficiency with a Reynolds number variation of 4.04 x 104 occurs at a curvature angle of 36° of 63.68%. The highest efficiency with variations in the Reynolds number of 4.18 x 104, 4.46 x 104 and 4.95 x 104 occurs at an angle of curvature of 33°, namely 65.29%, 85.07% and 71.91%. From the results of this analysis, variations in the curvature of the blade angle that approach 35° have an influence on the increase in power in the vortex reaction turbine. This is because the direction of the flow that hits the surface of the blade angle is more even, making the turbine spin faster compared to turbines with variations of angle curvature of 35°.

Keywords: Numerical Study, Vortex Turbine, Turbine Blade Curvature, Computational Fluid Dynamics (CFD)