� = 1
4 .
�. ��
1 2
− �
2 2
�
1
+ �
2
� =
1 4
. 1,1594 .2,325 . 5
2
− 3.013768
2
5 + 3.013768 � = 85,96067 Watt
Maka nilai c
p
untuk ϕ = 8
o
adalah
� �
�
=
85,96067 168 ,475313
= 0,510227
Dari hasil perhitungan tampak bahwa ketika ϕ = 8
o
memiliki nilai c
p
yang lebih besar yaitu sebesar 0,508317 dibandingkan dengan
ϕ = 4
o
yaitu sebesar 0,510227 , maka sudut pitch yang digunakan dalam simulasi untuk variasi
panjang chord dan TSR adalah 8
o
.
4.3.3 Simulasi turbin angin 2D dengan variasi panjang chord
Berikut ini ditampilkan perbandingan hasil simulasi turbin angin dengan variasi panjang chord. Tip speed ratio yang digunakan adalah 2 dengan
kecepatan putaran rotor 123,2167 rpm kecepatan angin yang masuk melalui sisi inlet adalah 5 ms.
Gambar 4.12 Kontur kecepatan pada c = 30 cm setelah iterasi selama 20 detik TSR = 2
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13 Kontur kecepatan pada c = 60 cm setelah iterasi selama 20 detik TSR = 2
Pada gambar diatas tampak aliran yang melewati turbin angin untuk panjang chord 30 cm dan 60 cm. Perbedaan warna tersebut mewakili besar
kecepatan angin dimana rentangnya dari biru tua 0 ms ke merah13 ms. Data kecepatan angin yang melewati sisi outlet dapat ditentukan langsung dengan
menggunakan Fluent . Data kecepatan angin tersebut ditampilkan sebagai berikut:
Tabel 4.3 Data kecepatan angin yang melewati turbin angin di sepanjang outlet untuk c = 30 cm untuk TSR 2
NO Posisim
Kecepatan angin
ms Posisim
Kecepatan angin
ms Posisim
Kecepatan angin
ms 1
1.05 3.70219
2.1 2.64456
2 0.05
7.34522 1.1
3.45764 2.15
3.13716 3
0.1 7.67716
1.15 3.24575
2.2 3.68056
4 0.15
7.7358 1.2
3.05836 2.25
4.26125 5
0.2 7.74517
1.25 2.89096
2.3 4.86387
6 0.25
7.73202 1.3
2.73882 2.35
5.46739 7
0.3 7.70114
1.35 2.5961
2.4 6.0422
8 0.35
7.65136 1.4
2.4593 2.45
6.55162 9
0.4 7.57841
1.45 2.32955
2.5 6.96237
Universitas Sumatera Utara
10 0.45
7.47562 1.5
2.21005 2.55
7.26117 11
0.5 7.33475
1.55 2.10141
2.6 7.46071
12 0.55
7.14757 1.6
1.99986 2.65
7.58726 13
0.6 6.90842
1.65 1.90047
2.7 7.665
14 0.65
6.6168 1.7
1.80147 2.75
7.7097 15
0.7 6.27848
1.75 1.70523
2.8 7.72864
16 0.75
5.90438 1.8
1.61607 2.85
7.72007 17
0.8 5.5082
1.85 1.5441
2.9 7.65839
18 0.85
5.10446 1.9
1.52847 2.95
7.32167 19
0.9 4.70714
1.95 1.63259
3 20
0.95 4.32991
2 1.87299
21 1
3.991 2.05
2.218
Pada tabel diatas tampak bahwa nilai kecepatan angin yang melewati sisi outlet pada simulasi yang dilakukan nilainya bervariasi antara 1 ms sampai 8 ms.
Bila data ini dijadikan grafik akan tampak sebagai berikut ini:
Gambar 4.14 Grafik kecepatan angin yang keluar di sisi outlet
Pada grafik terlihat data kecepatan angin yang melewati sisi outlet untuk beberapa titik di sisi outlet yaitu dari titik 0 m ke titik 3 m. Panjang 3 meter ini
Universitas Sumatera Utara
merupakan panjang outlet yang digunakan pada simulasi. Nilai kecepatan angin yang digunakan tidak seluruhnya melainkan hanya sebagian saja sesuai dengan
diameter rotating region yaitu 1,55 meter. Jadi titik yang digunakan untuk mengambil data kecepatan angin yaitu sebagai berikut .
Panjang outlet = 3 m
Diameter rotating region = 1,55 m
Jarak dari bawah ;
Titik 1 = 0 + 3-1,552
= 0,725 Titik 2
= 0.725 + 1,55 = 2.275
Grafik kecepatan angin untuk daerah yang melewati rotating region ditampilkan sebagai berikut:
Gambar 4.15 Kecepatan angin di daerah rotating region
Grafik diatas menunjukkan kecepatan angin yang melewati daerah rotating region. Data kecepatan angin rata rata untuk turbin angin dengan panjang sudu
30 cm dan TSR 2 ditampilkan pada tabel pada rotataing region dituliskan berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Kecepatan angin pada bagian rotating region
POSISIm Kecepatan angin
ms 0.75
5.90438 0.8
5.5082 0.85
5.10446 0.9
4.70714 0.95
4.32991 1
3.991 1.05
3.70219 1.1
3.45764 1.15
3.24575 1.2
3.05836 1.25
2.89096 1.3
2.73882 1.35
2.5961 1.4
2.4593 1.45
2.32955 1.5
2.21005 1.55
2.10141 1.6
1.99986 1.65
1.90047 1.7
1.80147 1.75
1.70523 1.8
1.61607 1.85
1.5441 1.9
1.52847 1.95
1.63259 2
1.87299 2.05
2.218 2.1
2.64456 2.15
3.13716 2.2
3.68056 2.25
4.26125 2.275
4.56256 v
rotating region
3.0137675
Universitas Sumatera Utara
Nilai kecepatan rata rata angin yang keluar dari rotating region ini yang akan digunakan untuk menghitung nilai c
p
. Untuk data hasil simulasi dengan variasi panjang chord 30 cm, 45 cm , 60 cm dan 75 cm berupa kecepatan angin di
rotating region untuk TSR = 2 ditampilkan sebagai berikut .
Tabel 4.5 Kecepatan angin rata rata yang keluar di sisi outlet
POSISIm c=30 cm
c=45 cm c=60 cm
c=75 cm 0.75
5.90438 6.03095
6.27771 6.54184
0.8 5.5082
5.52762 5.71819
5.99347 0.85
5.10446 5.01253
5.14964 5.42774
0.9 4.70714
4.49884 4.58372
4.85564 0.95
4.32991 3.99949
4.02993 4.28738
1 3.991
3.52754 3.49587
3.73206 1.05
3.70219 3.09572
2.98721 3.19738
1.1 3.45764
2.71158 2.50897
2.68947 1.15
3.24575 2.37609
2.06815 2.21293
1.2 3.05836
2.08955 1.66938
1.77099 1.25
2.89096 1.85287
1.31314 1.36585
1.3 2.73882
1.66356 0.999412
0.998938 1.35
2.5961 1.51347
0.727605 0.671362
1.4 2.4593
1.39122 0.49749
0.384234 1.45
2.32955 1.28697
0.309518 0.148513
1.5 2.21005
1.19581 0.165759
0.108336 1.55
2.10141 1.11624
0.072642 0.233671
1.6 1.99986
1.04712 0.053446
0.339564 1.65
1.90047 0.987216
0.074547 0.404496
1.7 1.80147
0.935087 0.073684
0.427513 1.75
1.70523 0.889671
0.052872 0.40611
1.8 1.61607
0.853053 0.089638
0.334701 1.85
1.5441 0.845551
0.232771 0.204526
1.9 1.52847
0.934052 0.463406
0.124054 1.95
1.63259 1.16306
0.77653 0.28476
2 1.87299
1.49937 1.16643
0.642531 2.05
2.218 1.9107
1.62764 1.07607
2.1 2.64456
2.38973 2.14913
1.58712 2.15
3.13716 2.93011
2.7216 2.17694
Universitas Sumatera Utara
2.2 3.68056
3.52714 3.34422
2.84526 2.25
4.26125 4.17432
4.01567 3.5881
2.275 4.56256
4.51728 4.373765
3.99167 �̅
rotating region
3.013768 2.421672
1.993428 1.970413
v
2
v
1
0.602754 0.484334
0.398686 0.394083
Grafik kecepatan angin di sisi outlet pada berbagai panjang sudu ditampilkan sebagai berikut:
Gambar 4.16 Grafik y vs v untuk semua panjang sudu
Pada grafik diatas terlihat jika panjang chord bertambah, maka kecepatan angin yang melewati turbin angin akan semakin mengecil. Hal ini karena angin
yang melewati turbin angin energinya lebih banyak diekstrak oleh turbin angin melalui rotornya.
Data kecepatan angin rata rata yang terjadi di daerah rotating region untuk semua panjang sudu dengan nilai TSR 2 ditunjukkan sebagai berikut:
Tabel 4.6 Data kecepatan rata rata untuk variasi panjang chord panjang chord v
rata rata
ms c = 30 cm
3.01 c = 45 cm
2.42 c = 60 cm
1.99 c = 75 cm
1.97
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.17 Grafik c vs v
rata rata
untuk semua panjang sudu
Cara untuk mencari nilai cp sama dengan pada bagian 4.3.2. Berikut ini ditampilkan data nilai koefisien daya dengan variasi panjang sudu:
Tabel 4.7 Data koefisien daya untuk variasi panjang chord Panjang
chord c
p
c = 30 cm 0.51022738
c = 45 cm 0.56806975
c = 60 cm 0.58818213
c = 75 cm 0.58879002
c =30 cm c = 45
c = 60 c = 75
v
ra ta
-
c
Universitas Sumatera Utara
Grafik perbandingan nilai cp dari turbin angin ditampilkan sebagai berikut:
Gambar 4.18 Hubungan antara c vs c
p
4.3.4 Simulasi turbin angin 2D dengan variasi tip speed ratioTSR
