SEJARAH PEMANFAATAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC UNTUK STUDI PIKO HIDRO TIPE CROSS-FLOW

Abstract

ABSTRAK: Krisis ketenagalistrikan di pedesaan terpencil merupakan isu yang sangat krusial di Indonesia. Dibandingkan dengan opsi lain, turbin cross-flow piko hidro or pico hydro cross-flow turbine (CFT) adalah opsi yang lebih baik dalam menyediakan tenaga listrik untuk daerah pedesaan yang terisolasi. Studi untuk meningkatkan kinerja CFT dapat dilakukan secara analitik, numerik, eksperimental, atau kombinasi dari metode-metode tersebut. Namun perkembangan teknologi komputer membuat studi simulasi numerik menjadi semakin sering dilakukan. Artikel ini menjelaskan pemanfaatan pendekatan computational fluid dynamic (CFD) dalam CFT. Penelitian ini telah menghasilkan model turbulensi k-ε Renormalization Group (RNG) yang direkomendasikan untuk simulasi CFD CFT karena kesalahan relatif absolutnya lebih rendah dari standar k-ε dan Transitional Shear Stress Transport (SST). Tingkat kesalahan relatif absolut untuk model turbulensi RNG k-ε 3,08%, standar k-ε 3,19%, dan SST transisi 3,10%. Sedangkan untuk pendekatan unsteady, enam derajat kebebasan (6-DoF) dianggap lebih akurat daripada moving mesh. Kesalahan relatif absolut untuk 6-DoF sebesar 3,1% dan mesh bergerak sebesar 9,5%. Dengan demikian, berdasarkan kajian tersebut, model turbulensi RNG k-ε dan 6-DoF diusulkan untuk studi CFD CFT piko hidro.

Kata Kunci: Pico hydro; Turbin aliran silang; CFD; RANS; Pendekatan 6-DoF

ABSTRAK: Crisis electricity in the isolated rural area was a very crucial issue to resolve the electrification ratio problem in Indonesia. Compared to other options, pico hydro cross-flow turbine (CFT) is the better option to provides electrical power for isolated rural areas. Studies to improve CFT performance can be undertaken analytically, numerically, experimentally, or a combination of those methods. However, the development of computer technology makes numerical simulation studies have become increasingly frequent. This paper describes the utilization of the computational fluid dynamic (CFD) approach in the pico hydro CFT method. This review has resulted that the recommended Renormalization Group (RNG) k-ε turbulence model for CFT CFD simulation because its absolute relative error is lower than standard k-ε and transitional Shear Stress Transport (SST). The absolute relative error for the RNG k-ε turbulence model of 3.08%, standard k-ε of 3.19%, and transitional SST of 3.10%. While for the unsteady approach, the six-degrees of freedom (6-DoF) are considered because more accurate than moving mesh. The absolute relative error for 6-DoF of 3.1% and moving mesh of 9.5%. Thus, based on the review, the RNG k-ε turbulence model and 6-DoF are proposed for the pico hydro CFT CFD study.

Kata Kunci: Pico hydro; Crossflow turbine;CFD; RANS; 6-DoF approach