Simulasi Aliran Fluida Pada Rumah Turbin Vorteks Dengan 5 Variasi Lubang Buang Menggunakan Fluent Ansys 14.0
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Banyak daerah di Indonesia yang mengalami permasalahan tentang energi
listrik. Hal tersebut dikarenakan jaringan PLN belum ada ataupun masih sangat
terbatas. Daerah pedesaan sering menjadi tempat-tempat yang terisolasi dan
bergantung kepada pemakaian energi tradisional yang tidak bisa diandalkan,
seperti generator yang berbahan bakar minyak, kayu atau tabung LPG sebagai
sumber energi yang digunakan untuk memasak, penerangan, serta kebutuhan
listrik dasar lainnya. Solusi energi terbarukan menjadi jawaban terhadap
permintaan kebutuhan pembangunan desa di Indonesia, serta mempromosikan
solusi praktis dan berkelanjutan yang bisa langsung diadopsi oleh masyarakat
pedesaan yang menjadi prioritas bagi bangsa Indonesia.[1]
Pembangkit listrik tenaga air saat ini menjadi salah satu pilihan dalam
memanfaatkan sumber energy terbarukan. Namun pemanfaatan yang ada masih
menggunakan teknologi yang sedehana. Pembangkit listrik jenis ini dalam proses
pembuatannya sangat ekonomis namun masih dalam skala kecil. Artinya
pembangkit-pembangkit ini hanya mampu mencukupi pemakaian energy listrik
untuk sejumlah rumah saja. Jenis pembangkit listrik tenaga air ini sering disebut
Microhydro atau sering juga disebut Picohydro tergantung keluaran daya listrik
yang dihasilkan.
Microhydro ataupun Picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air
terjun dengan head jatuh yang besar. Sedangkan untuk aliran sungai dengan head
jatuh yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi
untuk memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex.
Untuk itu perlu dilakukan berbagai penelitian dimana salah satunya adalah
Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitian ini menggunakan software
Fluent Ansys untuk melakukan simulasi-simulasi yang terjadi sebelum fabrikasi.
Universitas Sumatera Utara
1.2
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dilakukan penelitian dalam skripsi ini adalah :
1. Untuk menganalisa bentuk aliran yang terjadi dalam rumah turbin vortex
dengan kriteria :
a. Perbedaan ketinggian air.
b. Perbedaan diameter lubang buang.
2. Untuk mengetahui kecepatan dan daya air yang terjadi di dalam rumah
turbin vortex.
1.3 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat mendesain dan menganalisa rumah turbin vortex dengan
menggunakan software.
2. Mengurangi biaya dan waktu dalam perancangan.
3. Sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya dalam memodifikasi rumah
turbin vortex.
4. Dapat mengetahui dan mempelajari aliran vortex fluida.
1.4 BATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada :
1. Membuat design rumah turbin vortex dengan menggunakan software
Solidwork.
2. Melakukan analisa fluida rumah turbin vortex dengan menggunakan
software ANSYS.
3. Membandingkan hasil perhitungan dengan menggunakan CFD dengan
hasil teoritis.
1.5 METODOLOGI PENELITIAN
Adapun metode pengumpulan data dalam skripsi ini adalah sebagai berikut :
1. Pengujian
Universitas Sumatera Utara
Penulis melakukan simulasi pengujian pada rumah turbin yang dialiri air
pada software FLUENT – ANSYS, untuk memperoleh data berupa
ketinggian air (head), kecepatan dan aliran fluida turbin vortex itu sendiri.
2. Studi Pustaka
a. Membaca dan mempelajari buku-buku literature untuk dapat
mengetahui dasar teori yang berhubungan dengan permasalahan
yang dibahas.
b. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing dan sesama
mahasiswa.
3. Simulasi Rumah Turbin Vortex
a. Mendesign model rumah turbin vortex dengan Solidwork.
b. Melakukan proses Import rumah turbin vortex ke FLUENT ANSYS
dan menentukan domainnya.
c. Melakukan proses diskritisasi berupa meshing pada rumah turbin
vortex.
d. Menentukan Solution Solver berupa menentukan jenis aliran,
menentukan kondisi batas, pengaturan simulasi dan menjalankan
simulasi.
e. Menganalisa hasil simulasi rumah turbin vortex, yaitu mendapatkan
kontur kecepatan, dan data hasil simulasi dari CFD.
f. Melakukan analisa perhitungan hasil simulasi.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam 5
bab.
BAB I : PENDAHULUAN
Bab memuat latar belakang permasalahan, tujuan dan manfaat penelitian,
batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Sumatera Utara
Bab ini berisikan tinjauan pustaka dari vortex dan jenis-jenis vortex, yang
membahas hal mendasar fluida yang nantinya terjadi pada turbin vortex.
Kemudian dilanjutkan kepustakaan turbin air secara umum, teori dari turbin
vortex, lalu pembahasan tentang metode Perhitungan Dinamika Fluida atau
Computational Fluid Dynamics (CFD).
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan tentang metodologi penelitian yang membahas proses
simulasi mulai dari pre-processing, menentukan Solution Solver kemudian
menjalankan Run.
BAB IV : PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA DATA
Bab ini berisikan hasil Penelitan serta analisis dengan perangkat lunak CFD
yang ditunjukkan dengan bentuk kontur kecepatan pada rumah turbin vortex.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang didapat penulis dalam
penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Banyak daerah di Indonesia yang mengalami permasalahan tentang energi
listrik. Hal tersebut dikarenakan jaringan PLN belum ada ataupun masih sangat
terbatas. Daerah pedesaan sering menjadi tempat-tempat yang terisolasi dan
bergantung kepada pemakaian energi tradisional yang tidak bisa diandalkan,
seperti generator yang berbahan bakar minyak, kayu atau tabung LPG sebagai
sumber energi yang digunakan untuk memasak, penerangan, serta kebutuhan
listrik dasar lainnya. Solusi energi terbarukan menjadi jawaban terhadap
permintaan kebutuhan pembangunan desa di Indonesia, serta mempromosikan
solusi praktis dan berkelanjutan yang bisa langsung diadopsi oleh masyarakat
pedesaan yang menjadi prioritas bagi bangsa Indonesia.[1]
Pembangkit listrik tenaga air saat ini menjadi salah satu pilihan dalam
memanfaatkan sumber energy terbarukan. Namun pemanfaatan yang ada masih
menggunakan teknologi yang sedehana. Pembangkit listrik jenis ini dalam proses
pembuatannya sangat ekonomis namun masih dalam skala kecil. Artinya
pembangkit-pembangkit ini hanya mampu mencukupi pemakaian energy listrik
untuk sejumlah rumah saja. Jenis pembangkit listrik tenaga air ini sering disebut
Microhydro atau sering juga disebut Picohydro tergantung keluaran daya listrik
yang dihasilkan.
Microhydro ataupun Picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air
terjun dengan head jatuh yang besar. Sedangkan untuk aliran sungai dengan head
jatuh yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi
untuk memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex.
Untuk itu perlu dilakukan berbagai penelitian dimana salah satunya adalah
Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitian ini menggunakan software
Fluent Ansys untuk melakukan simulasi-simulasi yang terjadi sebelum fabrikasi.
Universitas Sumatera Utara
1.2
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dilakukan penelitian dalam skripsi ini adalah :
1. Untuk menganalisa bentuk aliran yang terjadi dalam rumah turbin vortex
dengan kriteria :
a. Perbedaan ketinggian air.
b. Perbedaan diameter lubang buang.
2. Untuk mengetahui kecepatan dan daya air yang terjadi di dalam rumah
turbin vortex.
1.3 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat mendesain dan menganalisa rumah turbin vortex dengan
menggunakan software.
2. Mengurangi biaya dan waktu dalam perancangan.
3. Sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya dalam memodifikasi rumah
turbin vortex.
4. Dapat mengetahui dan mempelajari aliran vortex fluida.
1.4 BATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada :
1. Membuat design rumah turbin vortex dengan menggunakan software
Solidwork.
2. Melakukan analisa fluida rumah turbin vortex dengan menggunakan
software ANSYS.
3. Membandingkan hasil perhitungan dengan menggunakan CFD dengan
hasil teoritis.
1.5 METODOLOGI PENELITIAN
Adapun metode pengumpulan data dalam skripsi ini adalah sebagai berikut :
1. Pengujian
Universitas Sumatera Utara
Penulis melakukan simulasi pengujian pada rumah turbin yang dialiri air
pada software FLUENT – ANSYS, untuk memperoleh data berupa
ketinggian air (head), kecepatan dan aliran fluida turbin vortex itu sendiri.
2. Studi Pustaka
a. Membaca dan mempelajari buku-buku literature untuk dapat
mengetahui dasar teori yang berhubungan dengan permasalahan
yang dibahas.
b. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing dan sesama
mahasiswa.
3. Simulasi Rumah Turbin Vortex
a. Mendesign model rumah turbin vortex dengan Solidwork.
b. Melakukan proses Import rumah turbin vortex ke FLUENT ANSYS
dan menentukan domainnya.
c. Melakukan proses diskritisasi berupa meshing pada rumah turbin
vortex.
d. Menentukan Solution Solver berupa menentukan jenis aliran,
menentukan kondisi batas, pengaturan simulasi dan menjalankan
simulasi.
e. Menganalisa hasil simulasi rumah turbin vortex, yaitu mendapatkan
kontur kecepatan, dan data hasil simulasi dari CFD.
f. Melakukan analisa perhitungan hasil simulasi.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam 5
bab.
BAB I : PENDAHULUAN
Bab memuat latar belakang permasalahan, tujuan dan manfaat penelitian,
batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Universitas Sumatera Utara
Bab ini berisikan tinjauan pustaka dari vortex dan jenis-jenis vortex, yang
membahas hal mendasar fluida yang nantinya terjadi pada turbin vortex.
Kemudian dilanjutkan kepustakaan turbin air secara umum, teori dari turbin
vortex, lalu pembahasan tentang metode Perhitungan Dinamika Fluida atau
Computational Fluid Dynamics (CFD).
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan tentang metodologi penelitian yang membahas proses
simulasi mulai dari pre-processing, menentukan Solution Solver kemudian
menjalankan Run.
BAB IV : PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA DATA
Bab ini berisikan hasil Penelitan serta analisis dengan perangkat lunak CFD
yang ditunjukkan dengan bentuk kontur kecepatan pada rumah turbin vortex.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang didapat penulis dalam
penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara