Studi Numerik Pengaruh Pemasangan Damper Plate Di Dalam Basin Dan Nozzle Di Exit Basin Terhadap Peningkatan Energi Kinetik Aliran Axial Memasuki Rotor Axial Vortex Turbine

Gravitational Water Vortex Power Plant (GWVPP) merupakan konsep pembangkit listrik microhydro yang memanfaatkan tenaga dari aliran vortex. Aliran vortex ini kemudian dimanfaatkan untuk memutar blade turbin sehingga dapat menghasilkan listrik. Demi mendapatkan hasil produksi listrik yang lebih baik maka penelitian mengenai optimasi Gravitational Water Vortex Power Plant (GWVPP) diperlukan. Pada penelitian ini, dilakukan penelitian secara numerik tentang desain basin pada Gravitational Water Vortex Power Plant (GWVPP) yang membagi basin menjadi tiga bagian pertama adalah vortex generator section, kedua adalah transformer section dan terakhir adalah turbine section. Dipahami bahwa aliran vortex yang terbentuk pada vortex generator section akan memiliki energi kinetik vortex yang tinggi, oleh karena itu diperlukan adanya transformer section untuk mengubah energi kinetik vortex menjadi energi kinetik axial yang digunakan untuk memutar turbin pada turbine section. Optimasi desain ini dalam mendukung proses transformasi pada transformer section sangat mungkin diperlukan adanya lidah pengarah atau damper plate. Oleh karena itu perlu diteliti lebih lanjut pengaruh adanya damper plate yang membantu mengarahkan aliran menuju transformer section. Kemudian adanya kemungkinan blockage, aliran perlu diakselerasikan dengan memasang nozzle pada turbine section. Sehingga perlu diteliti pengaruh dari nozzle terhadap optimasi desain basin. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan ANSYS FLUENT R19 kondisi penelitian steady-state dengan menggunakan model turbulen RNG K-ϵ turbulent. Meshing yang digunakan adalah hexahedron mesh dengan kondisi batas aliran berupa mass-flow inlet debit masuk air 0.1 m3/s dan 0.2 m3/s. Pada bagian free surface adalah pressure outlet dengan tekanan total 0 Pa. Kondisi dinding adalah no slip stationery wall. Pada outlet adalah pressure outlet dengan tekanan total 0 Pa. Solution method yang digunakan adalah SIMPLE pressure-velocity coupling dengan monitor konvergensi residual pada 10-6 atau pada kecepatan rata-rata pada daerah sebelum memasuki turbine section menujukkan nilai dengan rata-rata yang sama pada setiap iterasi sebagai tanda keberhasilan simulasi. Hasil didapatkan secara numerik menunjukkan bahwa variasi desain yang dipasangkan dengan nozzle memiliki luaran kecepatan yang lebih rendah dikarenakan adanya blockage aliran yang berputar. Pada kondisi debit 0.1 m3/s keberadaan damper plate justru membuat aliran kurang maksimal dalam berputar. Tetapi kondisi debit 0.2 m3/s keberadaan damper plate menyelamatkan aliran dari leakage pada permukaan. Variasi yang dapat memaksimalkan aliran secara baik dalam kapasitas aliran 0.1 m3/s adalah variasi desain basin tanpa damper plate dan nozzle. Sedangkan dalam kapasitas aliran 0.2 m3/s desain basin yang dapat memaksimalkan aliran adalah desain basin dengan damper plate tanpa nozzle. ====================================================================================================== Gravitational Water Vortex Power Plant (GWVPP) is a micro-hydro power plant concept that utilizes power from vortex flow. Vortex flow is used to rotate the turbine blades so that they can generate electricity. To get better electricity production results, research on optimization of the GWVPP is needed. In this study, a numerical study was conducted on the basin design at the GWVPP which divides the basin into three parts, the first is the vortex generator section, the second is the transformer section and the last is the turbine section. Vortex flow formed in generator section will have a high vortex kinetic energy, therefore a transformer section is needed to convert the vortex kinetic energy into axial kinetic energy which is used to rotate the turbine in the turbine section. Optimization of this design in supporting the transformation process in the transformer section is very likely to require a damper plate. Then there is a possibility of blockage, the flow needs to be accelerated by installing a nozzle on the turbine section. This research was conducted using steady-state conditions using the RNG K-ϵ turbulent model. The meshing is hexahedron mesh with boundary conditions mass-flow inlet water capacity of 0.1 m3 /s and 0.2 m3 /s. On the free surface is pressure outlet with a total pressure of 0 Pa. The condition of the wall is no slip stationery wall. At the outlet is a pressure outlet with a total pressure of 0 Pa. The solution residual convergence monitors at 10- 6 or at the average velocity in the area before entering the turbine iv section showing the same average value in each iteration as a sign of the success of the simulation. The results obtained indicate that the design variation paired with the nozzle has a lower velocity output due to the rotating flow blockage. At 0.1 m3 /s discharge conditions the presence of a damper plate makes the flow less than optimal in rotating. But the discharge condition of 0.2 m3 /s presence of the damper plate saves the flow from leakage on the surface. The variation that can maximize the flow well in the flow capacity of 0.1 m3 /s is the variation of the basin design without damper plate and nozzle. While the flow capacity of 0.2 m3 /s basin design that used is a basin with a damper plate without a nozzle