Setelah melewati berbagai proses penelitian, Piter H., mahasiswa Master by Research (MbR) Program Magister Teknik Mesin, Departemen Teknik Mesin dan Industri (DTMI) UGM akhirnya menyelesaikan studinya dalam Ujian Tesis pada Senin (14/07), bertempat di Ruang Sidang A-3 DTMI UGM. Tesisnya yang berjudul ”Simulasi Numerik Kinerja Turbin Cross-Flow pada Variasi Jumlah Runner Blade dan Sudut Serang” diuji oleh tim penguji yang terdiri dari Ir.Fauzun, S.T., M.T., Ph.D., IPM, ASEAN Eng. sebagai Ketua, Dr. Ir. Khasani, S.T., M.Eng., IPM. Sebagai Penguji 1, serta didampingi oleh Ir. M. Agung Bramantya, S.T., M.T., M.Eng, Ph.D., IPM., ASEAN. Eng. sebagai Dosen Pembimbing Tesis (DPT) 1 dan Ir. Joko Waluyo, M.T., Ph.D., IPM, ASEAN Eng. sebagai DPT 2.
Tesis Piter memaparkan bahwa paya mengatasi krisis energi global terus didorong melalui pemanfaatan energi terbarukan, salah satunya dengan teknologi turbin air tipe cross-flow yang dikenal efisien, khususnya di wilayah dengan debit air rendah hingga sedang. ”Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis secara numerik bagaimana jumlah sudu (runner blade) dan sudut serang mempengaruhi performa turbin cross-flow, dengan tujuan meningkatkan efisiensi konversi energi air menjadi energi mekanik,” papar Piter.
Penelitian ini menggunakan pendekatan simulasi berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan model tiga dimensi dan transien. Desain turbin yang dijadikan acuan berasal dari eksperimen Sammartano et al. (2016), lalu dimodifikasi dengan variasi jumlah sudu sebanyak 25, 35, dan 45, serta sudut serang 15°, 22°, dan 29°. Untuk merepresentasikan interaksi kompleks antara fluida dan rotor, digunakan metode mesh motion serta model turbulensi k-ω SST.
Pada simulasi pertama, jumlah sudu divariasikan pada sudut serang tetap 22°. Hasilnya menunjukkan bahwa konfigurasi 45 sudut menghasilkan kinerja terbaik dengan torsi 66,1 N.m, daya 5,24 kW, dan efisiensi tertinggi sebesar 89,3%. Selain itu, konfigurasi ini menunjukkan penurunan tekanan dan turbulent kinetic energy di dalam runner, yang menandakan performa hidrodinamik yang lebih stabil. Tren nonlinier dari ketiga konfigurasi menunjukkan bahwa peningkatan jumlah sudu umumnya memberikan efisiensi yang lebih baik.
Simulasi kedua memvariasikan sudut serang pada jumlah sudu tetap 45. Sudut serang 22° terbukti sebagai konfigurasi optimum, menghasilkan efisiensi 89,3%, sedangkan sudut 15° dan 29° menurun drastis masing-masing ke 61,6% dan 81,2%. Penurunan efisiensi tersebut disebabkan oleh berkurangnya area tangkapan fluida atau terjadinya flow separation, menandakan pentingnya pemilihan sudut serang yang presisi.
Penelitian ini menegaskan bahwa optimalisasi jumlah sudu dan sudut serang merupakan kunci dalam meningkatkan performa turbin cross-flow, terutama untuk pengembangan micro-hydro di wilayah terpencil yang memiliki potensi air terbatas.
Kontributor: Andhes Puspitalina, S.Hut.
Penyusun: Gusti Purbo Darpitojati, S.I.Kom.
