arah aliran yang dihasilkan ketika fluida bergerak melalui benda yang berpenampang airfoil. Jika penampang airfoil menyapu udara dengan kecepatan
tertentu maka tekanan udara pada bagian atas sayap akan lebih kecil dari bagian bawah sayap, hal ini menyebabkan adanya gaya angkat pada sayap tersebut yang
disebut gaya lift. Sedangkan gaya drag adalah gaya hambat yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda.
2.6.1. Aerodinamik Hambatan drag
Menurut Hau 2006 jenis yang paling sederhana dalam mengkonversi energi dapat dicapai dengan cara penerapan hambatan atau drag murni pada suatu
permukaan seperti pada gambar. Udara yang mengenai permukaan A dengankecepatan Uw, maka daya yang dapat ditangkap P, dapat dihitung dari
aerodinamis hambatan D, luas penampang A dan kecepatan U adalah : � = � ∙ �
�
Lit. 4 hal. 86 … … … … … … … … … … … … 29
Gambar 2.9 Kondisi aliran dan Gaya Aerodinamis pada Turbin Jenis Drag Sumber : Hau, 2006
Mesin drag ideal terdiri dari alat dengan permukaan penghalang digerakkan angin atau flaps bergerak paralel terhadap aliran angin merata dengan
kecepatan U
o
. Perbedaan tekanan jarak lintas stasioner flap dijaga tegak lurus terhadap kecepatan angin.
Untuk flap dengan luas sapuan A bergerak dengan kecepatan v, gaya drag penggerak maksimum adalah:
�
���
= ���
�
− �
2
2
Lit. 4 hal. 86
… … … … … … … … … . 30
Universitas sumatera utara
Koefisien hambat drag C
D
tak berdimensi adalah digunakan untuk menggambarkan alat dilihat dari yang ideal, sehingga gaya hambat menjadi:
�
�
= �
�
∙ ���
�
− �
2
2
Lit. 4 hal. 87
… … … … … … … … . . 31
Daya yang ditangkap flap adalah: �
�
= �
�
� = �
�
∙ ���
�
− �
2
� 2
Lit. 4 hal. 87
… … … … … … … … . 32
Daya maksimum pada nilai v saat � = �
�
3 ⁄ , sehingga:
�
�
���
= 4
27 �
�
���
� 3
2
Lit. 4 hal. 87
… … … … … … … … 33
Koefisien daya C
P
didefenisikan dari persamaan 23 didapat: �
�
���
= �
�
���
� 3
2
Lit. 4 hal. 87
… … … … … … … … 34
Sehingga �
�
���
= 4
27 �
�
Lit. 4 hal. 87
… … … … … … … … . 35
Nilai C
D
dari mendekati nol sampai titik maksimum, maksimum kira – kira 1,5 untuk bentuk cekung yang digunakan pada anemometer standard. Dengan
demikian, koefisien daya maksimum untuk drag machine adalah: �
�
���
≈ � 4
27 � 1,5 =
6 27
= 22
Lit. 4 hal. 85
. . … … … … … … … . 36
Hal ini dibandingkan dengan kriteria Betz’ untuk turbin ‘ideal’ dengan �
�
=
16 27
= 59 . Ditunjukkan bahwa turbin tipe lift memiliki koefisien daya 30 lebih besar dari perhitungan yang mungkin dicapai berdasarkan pendekatan kriteria
Betz‟. Daya ekstraksi dari drag machine dapat ditingkatkan dengan penggabungan flap atau dengan memperbaiki konsentrasi aliran angin. Cara
memperbaiki drag machine memiliki hal yang sama dengan rotor turbin Savonius.
Universitas sumatera utara
Tabel 2.1 Koefisien – koefisien Hambat yang Khas Bagi Berbagai Silinder Dalam Aliran Dua Dimensi sumber:Alvian, 2011
Menurut Reksoatmodjo 2005, untuk penerapan teori Betz pada turbine angin Savonius perlu memperhatikan penyimpangan-penyimpangan dari asumsi-
asumsi yang digunakan oleh Betz.
Pertama, Betz mengansumsikan jumlah sudu-sudu turbin tak terhingga, sedangkan pada turbin Savonius jumlah sudu-sudu hanya dua.
Kedua, Betz mengasumsikan aliran udara laminar, sedangkan dalam kenyataannya terutama pada kecepatan angin pada bilangan
Beaufort Bn ≥10 atau ≥26 ms aliran udara diperkirakan tidak
Universitas sumatera utara
sepenuhnya laminar sehingga pengaruh bilangan Reynold akan menentukan besar-kecilnya koefisien hambatan Cd.
Jika sudu-sudu berbentuk setengah bola Cd = 1.42 kalau angin berhembus pada sisi cekung dan Cd = 0.34 jika angin berhembus pada sisi cembung
Bilangan Reynold 104 NR 106 Hughes dan Brighton, 1967:85 dalam Reksoatmodjo, 2005. Untuk sudu – sudu berbentuk setengah silinder harga-harga
itu sama dengan 2.3 dan 1.2 Bilangan Reynold 4 x 104 Streeter, 1996.
2.6.2. Aerodinamik Angkat lift
