Ketidakstabilan Gaya dan Interaksi Fluida-Struktur pada Turbin Sumbu Vertikal untuk Pembangkit Energi Arus Laut

Edit
Abstract: Struktur dalam sebuah aliran fluida pada umumnya akan menimbulkan fluktuasi pada komponen-komponennya. Fluktuasi ini disebut sebagai osilasi yang disebabkan oleh fluida (flow-induced oscilation) dan menjadi aspek penting dalam lingkup aliran yang menyebabkan terjadinya mode-mode eksitasi alami (naturalexcitation modes). Adanya feedback loop dalam interaksi fluida-struktur yang sangat tidak linier dan dalam keadaan yang tertentu, maka hal ini dapat mendominasi gerakan dalam sistem interaksi fluida-struktur. Hal ini juga terjadi pada pembangkitan energi dari sumber energi terbarukan arus laut. Dengan adanya beban hidrodinamik laut yang berfluktuasi, sehingga dapat menyebabkan kerusakan struktur karena getaran yang diakibatkan oleh turbin yang bekerja terus-menerus di dalam fluida laut. Makalah ini menganalisis ketidakstabilan gaya yang bekerja pada turbin yang bekerja di dalam sebuah fluida laut yang bergerak dinamis. Aspek interaksi antara fluida dan struktur dibahas dalam kondisi turbin yang berotasi penuh beserta dinamika perubahan gayanya. Penelitian dilakukan secara simulasi numerik dengan data rpm yang telah didapatkan dari pengujian model sebelumnya. Simulasi dilakukan dengan menggunakan foil jenis NACA 0018 tanpa puntiran (twist). Hasil simulasi mengindikasikan adanya fluktuasi gaya yang harmonik selama turbin berotasi penuh 360 derajat terdapat fenomena munculnya dua pola fluktuasi dari resultan gaya yang dihasilkan. Perbandingan nilai Koefisien gaya seret (Cd) dan Koefisien gaya angkat (Angkat) dilakukan pada sudut serang 0-90 derajat dan memberikan nilai kesalahan maksimum 6% untuk Cl dan 7% untuk Cd. Dinamika perubahan gaya disimulasikan dalam interval 5 derajat dan menggunakan variasi kecepatan upstream dengan nilai 1 m/s, 2 m/s, dan 3 m/s.
Kata kunci: Arus laut, fluktuasi gaya, getaran, interaksi fluida-struktur
Penulis: Ridho Hantoro, I.K.A.P. Utama, Erwandi Erwandi, Aries Sulisetyono
Kode Jurnal: jptmesindd090049

Artikel Terkait :

Jp Teknik Mesin dd 2009