Studi Model Turbulensi pada Vertical Axis Water Turbine (VAWT) Menggunakan Metode Computational Fluid Dynamics (CFD)

Abstract

Penentuan model turbulen memiliki peranan penting dalam proses simulasi computational fluid dynamics (CFD). Beberapa macam model turbulen berdasarkan viskositas eddy dipakai agar waktu komputasi lebih singkat. VAWT tipe Darrieus dengan profil NACA 633-18 digunakan dalam penelitian ini. Simulasi CFD 2-dimensi dengan ketelitian tinggi dilakukan secara transient menggunakan pertambahan sudut azimut sebesar 10. Komputasi dilakukan hingga beberapa kali revolusi sampai didapat perubahan koefisien daya (Cp) akhir kurang dari 5%. Nilai y+ kurang dari 1 diberikan pada daerah dekat trailing edge dipermukaan foil. Variasi model turbulen yang dibandingkan diaantaranya adalah Spalart-Allmaras (S-A), realizable k-ɛ, Shear Stress Transport (SST) k-ω dan transition SST k-ω. Kurva Cp-TSR seluruh variasi model turbulen memiliki perilaku yang mirip, kecuali SST k-ω. Matrik kesesuaian hasil simulasi CFD pada vertical axis turbine (VAWT) dipresentasikan dalam bentuk error relatif terhadap data eksperimental. Hasil simulasi menunjukkan bahwa realizable k-ɛ memberikan Cp yang paling akurat, sedangkan model turbulens Spalart-Allmaras memiliki eror paling besar. Penggunaan transition SST k-ω yang mampu memperhitungkan efek aliran transisi dan intermitensi turbulen memberikan akurasi baik namun kurang memuaskan pada TSR tinggi.