21 Kecepatan angin
v’ = 3.85 ms Putaran Turbin
n = 60 rpm Radius Turbin
r = 0.75 m Kecepatan Sudut
ω = 2πn60 = 2π.θ0θ0 = θ.284 rads Kecepatan Tangensial
u’ = ω.r = 6.2840.75 = 4.713 ms Tip speed ratio
λ = ω.rv = 6.2840.753.85 = 1.224 c = v’{λ + cosθ
2
+ sinθ
2
}
12
Untuk tiap titik diperoleh: 1.
= 0 α = 0
c = 8.56 ms 2.
= 4η α = 20.11
c = 7.91 ms 3.
= 90 α = 39.24
c = 6.08 ms 4.
= 13η α = η3.83
c = 3.37 ms 5.
= 180 α = 0
c = 0.86 ms 6.
= 22η α = -53.83
c = 3.37 ms 7.
= 270 α = -39.24
c = 6.08 ms 8.
= 315 α = -20.11
c = 7.91ms
2.8 Gaya Aerodinamis pada sudu
Gaya resultan aerodinamis yang bekerja pada sudu biasanya dibagi menjadi dua komponen, yaitu komponen gaya lift dan komponen gaya drag.
Untuk analisis turbin Darrieus, resultan komponen gaya lift dan gaya drag diuraikan menjadi komponen gaya normal dan gaya tangensial pada garis chord
sudu tersebut. Koefisien gaya untuk komponen ini adalah C
N
dan C
T
, masing- masing dapat dinyatakan sebagai:
C
N
= C
L
.Cos α + C
D
. Sin α 2.6
C
T
= C
L
. Sin α – C
D
. Cos α 2.7
Namun, C
N
dan C
T
hanya berguna untuk menentukan torsi yang dihasilkan oleh sudu pada saat sudut pitch sudu itu pada posisi nol derajat. Ketika
Universitas Sumatera Utara
22 sudut pitch sudu tidak bernilai nol, C
N
dan C
T
relatif terhadap acuan kerangka sudu, di mana pada kondisi ini C
N
dan C
T
bukan komponen gaya tangensial dan radial normal sudu pada rotor.
Resultan gaya
aerodinamika C
Resultant
perlu diurai
untuk memperhitungkan lokasi sudu relatif terhadap arah angin dan sudut pitchnya Pada
kondisi ini, koefisien gaya radial C
RAD
dan koefisien gaya melingkar C
Circ
digunakan sebagai pengganti C
N
dan C
T
. Secara perumusan matematika dapat dituliskan sebagai berikut:
C
Circ
= C
T
.Cos ϕ - C
N
. Sin ϕ 2.8
C
Rad
= C
T
. Sin ϕ + C
N
. Cos ϕ Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini
Gambar 2.16 Koefisien gaya resultan aerodinamis pada sudu Sumber : Dhruv Rathi, hal 20
Universitas Sumatera Utara
23 Gambar.2.17 Gaya-gaya aerodinamik pada sudu turbin
Keterangan gambar: L = gaya lift sudu N
D = gaya drag sudu N ω = kecepatan sudut elemen sudu rads
r = radius turbin m α = sudut serang sudu
, c = kecepatan absolut elemen sudu resultan vektor
v’ dengan u’ c = v’{λ + cosθ
2
+ sinθ
2
}
12
2.9 v’ = kecepatan angin ms
u’ = kecepatan tangensial elemen sudu ms
u’ = rω 2.10
Catatan: - gaya lift L tegak lurus terhadap komponen kecepatan c
- gaya drag D paralel terhadap komponen kecepatan c
Universitas Sumatera Utara
24
2.9 Prinsip Konversi Energi Angin 2.9.1 Teori Momentum Betz
