## ANALISIS PERFORMANCE TURBINE PROPELLER DENGAN MENGGUNAKAN METODE CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC)
Aditya Putra Widodo 1 dan Subekti 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta Jl. Meruya Selatan No. 1, Kembangan, Jakarta Barat 11650, Indonesia
E-mail: adityaputrawidodo@yahoo.co.id
Abstrak-- Pembangkit listrik tenaga angin yang berkembang saat ini masih memiliki daya yang relatif kecil, hal tersebut dikarenakan turbin yang ada masih memiliki efisiensi yang rendah. Oleh karena itu, pada tugas akhir ini sudu turbin propeller yang semula dengan sudu flat akan dikembangkan dengan menambahkan  variasi  jumlah  blade  dan  penambahan  winglet  pada  ujung  blade.  Penelitian  ini bertujuan untuk mensimulasi secara CFD untuk mengetahui hubungan kecepatan aliran angin, winglet pada  blade  dan  pengaruh  jumlah  blade  terhadap  performance  turbine  serta  Membandingkan  hasil simulasi  dengan  hasil  uji  coba  pada  wind  tunnel.  Proses  analisis  menggunakan  metode  CFD menggunakan ANSYS CFX 15.0. Dalam hal ini peneliti membuat turbin dengan 3 buah variasi, yaitu: variasi  3  blade,  variasi  4  blade  dan  variasi  5  blade.  Pemberian  variasi  jumlah  blade  mempengaruhi performance  turbine  tersebut.  Dari  ketiga  variasi  tersebut  penelitian  ini  mendapatkan  daya  terbesar yaitu 4,0794watt pada variasi 5 blade yang di buktikan dengan kenaikan tren grafik pada jumlah daya vs jumlah blade dari variasi 1, variasi 2 dan variasi 3 dengan rpm yang sama yaitu 636 rpm. Dari hasil desain  terbaik  kemudian  di  buat  prototype  selanjutnya  di  lakukan  uji  coba  pada  wind  tunnel  di laboratorium Teknik Mesin UMB. Hasil uji coba selanjutnya akan dibandingkan dengan hasil simulasi berdasarkan parameter kecepatan dan rpm yang sama. Penelitian yang telah dilakukan mendapatkan hasil simulasi lebih besar dibandingkan dengan daya hasil uji coba, namun hasil simulasi dan ujicoba memiliki trend yang sama yaitu semakin tinggi kecepatan angin maka semakin besar pula daya yang dihasilkan oleh turbin. Hasil simulasi menghasilkan daya terbesar 4,001watt dengan kecepatan angin 5,0m/s dan kecepatan putar 627 rpm sedangkan uji coba 1,224watt dengan kecepatan angin 5,0 m/s dan kecepatan putar 627 rpm.
Kata kunci: ANSYS, CFD, performance turbine, turbine propeller, winglet
Abstract-- Wind  power  plants  that  are  developing  at  this  time  still  have  relatively  little  power,  this  is because the existing turbines still have low efficiency. Therefore, in this final project a propeller turbine blade  which  was  originally  with  a  flat  blade  will  be  developed  by  adding  variations  in  the  number  of blades  and  adding  winglets  to  the  blade  tip.  This  study  aims  to  simulate  the  CFD  to  determine  the relationship  of wind  flow velocity, winglet on the blade and the effect of the number of blades  on the performance  of the  turbine  and  compare  the  results  of the  simulation  with the  results  of trials  on  the wind  tunnel.  The  analysis  process  uses  the  CFD  method  using  ANSYS  CFX  15.0.  n  this  case  the researchers made a turbine with 3 variations, namely: 3 blade variation, 4 blade variation and 5 blade variation. Giving variations in the number of blades affect the performance of the turbine. From these three  variations,  this  study  obtained  the  greatest  power  of  4.0794watt  on  a  variation  of  5  blades  as evidenced  by  an  increase  in  graph  trends  in  the  amount  of  power  vs.  the  number  of  blades  from variation  1,  variation  2  and  variation  3  with  the  same  rpm  is  636  rpm.  From  the  results  of  the  best design  then  made  a  prototype  then  carried  out  trials  on  the  wind  tunnel  in  the  UMB  Mechanical Engineering laboratory. Subsequent trial results will be compared with simulation results based on the same  speed  and  rpm  parameters.  The  research  that  has  been  carried  out  gets  greater  simulation results compared to the power of the trial results, but the results of the simulation and trials have the same  trend  that  the  higher  the  wind  speed,  the  greater  the  power  generated  by  the  turbine.  The simulation results produce the greatest power of 4.001 watt with wind speed of 5.0 m/s and a rotating speed of 627 rpm while experiment have power about 1,224watt with a wind speed of 5.0m / s and a rotating speed of 627 rpm.
Keywords: Rotor Clearance, Exhaust Gas Temperature Margin, CFM56-3C1

## 1. PENDAHULUAN
Angin  merupakan  sumber  daya  yang  tidak  ada habisnya. Di Indonesia terdapat beberapa daerah yang memiliki potensi energi angin unuk produksi listrik.  Energi  angin  dapat  dimanfaatkan  untuk produksi listrik dan mendukung program pengurangan  emisi  karena  tidak  menghasilkan emisi  CO 2 selama  proses  produksi  energi  listrik oleh turbin angin.
Turbin angin  yang banyak  digunakan saat ini adalah  poros  horizontal  (TAPH).  Jenis  turbin angin  poros  horizontal  yang  memiliki  unjuk  kerja yang  lebih  baik  adalah  rotor  sudut  tipe propeller . Jenis  rotor propeller dengan  sudu  multi blade bekerja  optimum  pada  kecepatan  angin  yang relatif  rendah.  Kelebihan  dari  turbin  angin  poros horizontal  (TAPH)  adalah  memiliki  efisiensi  yang lebih  tinggi,  karena  sudu  selalu  bergerak  tegak lurus  terhadap  angin  dan  menerima  daya sepanjang  putaran.  Pembangkit  listrik  tenaga angin  yang  berkembang  saat  ini  masih  memiliki daya  yang  relatif  kecil,  hal  tersebut  dikarenakan turbin  yang  ada  masih  memiliki  efisiensi  yang rendah.  Oleh  karena  itu,  pada  tugas  akhir  ini sudu  turbin propeller yang  semula  dengan  sudu flat  akan  dikembangkan  dengan  menambahkan variasi  jumlah blade dan  penambahan winglet pada  ujung blade .  Dengan  adanya  variasi tersebut diharapkan gaya dorong yang didapatkan  tinggi  sehingga  dapat  meningkatkan kinerja.  Untuk  memilih  turbin  performasi  terbaik dari  variasi  desain  ialah  dengan  menggunakan metode CFD salah  satunya  menggunakan aplikasi  Ansys.  Penggunaan CFD telah  banyak dilakukan  karena  mampu  menekan  biaya  dan waktu dalam menganalisa suatu sistem fluida jika dibandingkan dengan metode eksperimental.
Penggunaan CFD juga  mampu  memberikan prediksi  performasi  suatu  sistem  fluida  dan gambaran pola aliran fluida yang melewati sistem tersebut  yang  tidak  dapat  dideteksi  dengan metode  eksperimental  (Lutfie,  2016).  Atas  dasar diatas, kami mengajukan penelitian dengan judul Analisis Performance  Turbine  Propeller Dengan
Menggunakan Metode
Computional Fluid Dynamic (CFD).

## 2. METODE PENELITIAN
Metodologi  pelaksanaan  merupakan  cara  atau prosedur  yang  berisi  tahapan –  tahapan  yang jelas  dan  runtut  yang  disusun  secara  sistematis dalam  proses  penelitian.  Tiap  tahapan  maupun bagian  yang  menentukan  tahapan  selanjutnya harus  dilalui  dengan  teliti.  Pada  metodologi pelaksaan  ini  akan  di  bahas  mengenai  runtutan penelitian  dan  alat  yang  di  gunakan  di  dalam pengambilan data.
Diagram  alur  menjelaskan  mengenai  garis besar metodologi pelaksanaaan penelitian. Runtutan  penelitian  di  mulai  dari;  mengkaji literatur  pada  penelitian  sebelumnya,  pembuatan desain  gambar  turbin propeller dan boundary condition. Prosedur  simulasi  di  mulai  dari;  tahap geometry,  meshing,  set  up,  solution ,  hingga result . Prosedur analisis data dengan membandingkan  dengan  data  penelitian  uji  coba turbine  propeller dengan  menggunakan wind tunnel dan  menarik  kesimpulan.  Runtutan penelitian  secara  lebih  jelas  bisa  dilihat  pada Gambar 1:
Gambar 1. Diagram alir metodologi pelaksanaan
MANUFACTURING PERAKITAN TURBINE PROPELLER
UJI COBA TURBINE PROPELLER MENGGUNAKAN WIND TUNNEL DI LABORATORIUM  UNIVERSITAS  MERCUBUANA  MERUYA PENGAMBILAN  DATA 1. Kecepatan Angin 2. RPM Turbine 3. Tegangan  Listrik 4, Arus  Listrik PENGOLAHAN  DATA  UJI COBA MENGGUNAKAN MICROSOFT  EXCELL A SELESAI SIMULASI  ANSYS KE 2 MENGGUNAKAN RPM DAN KECEPATAN  ANGIN SESUAI DATA  UJI  COBA ANALISIS  DATA  DAN PEMBAHASAN PENGOLAHAN  DATA  SIMULASI  KE 2 MENGGUNAKAN MICROSOFT  EXCELL MULAI STUDI LITERATUR DESAIN GAMBAR 1. Gambar  turbin propeller 2. Gambar rotation region TAHAP  GEOMETRI 1. Melakukan import gambar 2. Melakukan bollean suctract TAHAP MESHING TAHAP SET UP 1. Mendefinisikan domain turbine dan boundary condition.
2. Mendefinisikan fluida jenis  angin (27˚) 3. Melakukan  variasi  rpm 4, Melakukan  variasi  kecepatan  angin
TAHAP RESULT Menampilkan  kontur  kecepatan, pressure, torque ANALISIS  DATA DAN SIMULASI SESUAI? YA TIDAK A
Di  dalam  penelitian  ini  turbin  yang  di  gunakan adalah turbin  propeller .  Pada  desain  ini,  turbin blade dibedakan  kedalam  jumlah blade yang berbeda,  yaitu:  3 propeller blade (variasi  1),  4 propeller blade (variasi  2),  5 propeller blade (variasi 3). Untuk lebih jelasnya lihat Gambar 2:
2.2 Perakitan Turbin Propeller
Perakitan  turbin propeller adalah  proses  merakit part –  part turbin propeller yang  sudah  dibuat  di PT.  Sunda  Teknik  berikut generator agar  bisa  di uji pada wind tunnel . Hasil perakitan turbin dapat dilihat pada Gambar 3:
Gambar 3. Hasil perakitan turbin propeller
2.3 Uji Coba
Uji  coba  pada wind  tunnel dilakukan  dengan  5 variasi RPM pada fan  blower yaitu 800 rpm, 950 rpm, 1100 rpm, 1250 sampai  1400 rpm. RPM ini diatur menggunakan inverter yang telah dipasang.
Gambar 4. Wind tunnel universitas mercu buana

## 2.4 Pengambilan Data
Data  yang  akan  diambil  dari  proses  uji  coba  ini adalah  kecepatan  angin,  RPM  turbin,  tegangan listrik  dan  arus  listrik.  Data  kecepatan  angin diambil  menggunakan  alat anemometer ,  data RPM turbin diambil menggunakan alat tachometer,  data  tegangan  dan  arus  listrik diambil menggunakan alat multimeter .
Gambar 5. Contoh proses pengambilan data

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1   Dasar Pemilihan Jenis Kincir Angin
Kincir    angin    merupakan    salah    satu    jenis energi  terbarukan yang ramah lingkungan  yang dapat    dipakai    untuk    memasok    kebutuhan energi    listrik  masyarakat.    Pada    umumnya, perancangan    dan  pembuatan    kincir    angin  tipe HAWT    lebih    banyak    dibanding    kincir    tipe VAWT.    Kincir  angin  HAWT  dipilih  karena, berdasarkan  studi  yang  ada.  Angin  laminar
Gambar 2. Turbine propeller
ditunjukan  dengan  bentuk  pepohonan  yang condong  pada  satu  arah.  Kincir  angin  HAWT sangat  cocok  diaplikasikan  pada  daerah  yang karakteristik  anginya  adalah  laminar  bukan turbulen.

## 3.2  Potensi Kecepatan Angin
Untuk mempermudah dalam proses perancangan maka dipilih wind tunnel teknik mesin UMB untuk sarana  penelitian.  Dari  hasil  uji  coba,  kecepatan angin wind tunneladalah sebesar 1 – 5 m/s Untuk mempermudah  dalam  perhitunangan  maka, diasumsikan  kecepatan  angin  sebesar  =  5  m/s, karena diambil kecepatan paling tinggi.

## 3.3 Penentuan Daya Angin
Dalam  perancangan  diharapkan  nantinya  kincir dapat  menghasilkan  daya  output  kincir  sekitar 3.154watt  pada  kecepatan  angin  5  m/s.  Daya tersebut memang tergolong kecil, karena penelitian  ini  mengacu  pada  generator  yang digunakan yaitu kapasitas output daya nya hanya relatif  kecil.  Dengan  memperhitungkan  nilai efisiensi generator yang yang dipakai tidak dapat mencapai 100%, maka diasumsikan nilai efisiensi generator sebesar 80% maka:
Pporos  = Poutput x 120%
(1)
Pporos  = 3,154 x 120%
Pporos  = 3,785 watt
Berdasarkan  teori  Betz,  tidak  semua  daya mekanik  kincir  angin  dapat  terkonversi  menjadi energi listrik, dengan mempertimbangkan efisiensi  kincir  yang  tidak  mungkin  melebihi  60% (Betz Lmits).  Daya  mekanik yang  dapat terkonversi menjadi energi listrk adalah: Asumsi : ƞ turbin = 60%
P = Pporos x 140% (2) P = 3,785 x 140% P = 5,29875 watt
Temperatur  pada  wind  tunnel  adalah  27˚C, maka ρ = 1,2 kg/m 3
Dengan  menggunakan  Persamaan  5  yaitu persamaan  daya  angin  ,maka  luas  area  rotor adalah:
P =
(3)
5,29875= A = A = 0,07053 m 2

## 3.4 Penentuan Diameter Rotor
Berdasarkan  perhitungan  daya  mekanik  didapat nilai  luasan  area  rotor (sweap  area) sebesar 0.07053  m 2 ,  maka  diameter  rotor  dapat  dihitung dengan Persamaan 4:
A =
(4) d = √ d
= √
d = √ d
= 0,299 m
d
= 0,3 m
Dari  perhitungan  di  atas diameter  rotor yang digunakan  adalah  0,3  m.  setelah  mengetahui diameter  rotor yang  digunakan  selanjutnya melakukan proses desain turbin dengan 3 variasi jumlah blade , yaitu 3 blade , 4 blade dan 5 blade .
3.5 Tip Speed Ratio TSR pada  kincir  angin  merupakan  rasio  antara kecepatan tangensial ujung blade dan kecepatan aktual  angin.  Karena  ada  parameter  yang  belum diketahui yaitu nilai putaran kincir (n), maka untuk menentukan  nilai TSR dapat  ditentukan  terlebih dahulu  tanpa  proses  perhitungan (optional) . Mengacu  pada  teori  yang  ada,  maka  penelitian ini  menggunakan  nilai TSR :  2,  sebab  turbine propeller ini  menggunakan blade dengan  bentuk hampir  mirip  dengan blade pada american  wind turbine .Dengan  ini  maka  nilai  putaran  (n)  dapat dihitung menggunakan Persamaan 5:
(5)
Kemudian  nilai  putaran  (n)  digunakan  untuk parameter simulasi penentuan desain terbaik dari 3 variasi  desain,  yaitu :  varias1 (3 blade), variasi 2 (4 blade) dan variasi 3 (5 blade).
3.6 Analisis Desain Dengan
Perbedaan
Jumlah Blade Turbin propeller ini  dikenal  sebagai fixed  blade axial  flow  turbine karena  sudut  sudu  rotornya tidak  dapat  diubah.  Efisiensi  operasi  turbin  pada beban  sebagian  ( part-flow )  untuk  turbin  jenis  ini sangat  rendah.  Oleh  karena  itu,  perbedaan jumlah blade sangat  menentukan performance turbin propeller ini.  Simulasi  yang  pertama dilakukan untuk menentukan atau memilih desain terbaik dari 3 variasi turbin yaitu 3 blade , 4 blade dan  5 blade .  Boundary  condition  untuk  simulasi ini di tunjukan pada Tabel 1 :
Table 1. Boundary condition simulasi perbadingan 3 variasi desain
Tekanan  pada outlet menggunakan  0  Pa dikarenakan  referensi  tekanan  pada  domain menggunakan 1 atm (101325 Pa)
3.7 Contour Kecepatan Turbine
Setelah  proses  setup  dan  solution,  hasil perhitungan  pada  tahap  solution  dapat  dilihat pada tahap result. Perbandingan contour kecepatan pada turbin 3 blade (variasi 1), 4 blade (variasi  2)  dan  5 blade (variasi  3)  di  tunjukan pada gambar 6 sampai 8.
Gambar 6. Contour kecepatan turbine propeller variasi 1
Gambar 7. Contour kecepatan turbine propeller variasi 2
Gambar 8. Contour kecepatan turbine propeller variasi 3
Gambar  di  atas  yaitu  gambar  6,  gambar  7  dan gambar  8  adalah contour kecepatan fluida yang melewati blade . Warna biru menunjukan kecepatan  angin  rendah  dan  warna  kuning kemerahan  menunjukan  kecepatan  angin  tinggi. Contour kecepatan antara variasi 1, variasi 2 dan variasi  3  hampir  terlihat  sama,  akan  tetapi  jika diperhatikan  angka  kecepatan  yang  ada  pada gambar  akan  terlihat  perbedaannya.  Pada gambar  8  yaitu  turbin  variasi  3 (5  blade) terlihat angka  kecepatan  lebih  rendah  dibandingkan dengan  turbin  variasi  1  dan  variasi  2.  Karena kecepatan  angin  yang  melewati blade rendah maka  tekanan  yang  melewati blade akan  naik sehingga  timbul  gaya  angkat.  Ini  sesuai  dengan persamaan bernouli bahwa kecepatan
berbanding  terbalik  dengan  tekanan.  Kemudian gaya angkat ini lah yang akan dimanfaatkan oleh turbin  untuk  memutar blade yang  nantinya  akan di ubah oleh generator menjadi energi listrik.
3.8 Contour Tekanan Turbin Setelah  proses setup dan solution ,  hasil perhitungan  pada  tahap  solution  dapat  dilihat pada tahap result. Perbandingan contour tekanan pada turbin 3 blade (variasi 1), 4 blade (variasi 2) dan  5 blade (variasi  3)  di  tunjukan  pada  gambar 9 sampai 11: Kasus Kecepatan Inlet Tekanan Outlet Kecepatan Putar 3 blade 5 m/s 0 Pa 636 rpm 4 blade 5 m/s 0 Pa 636 rpm 5 blade 5 m/s 0 Pa 636 rpm
Gambar 9. Contour tekanan pada turbin variasi 1
Gambar 10. Contour tekanan pada turbin variasi
2
Gambar 11. Contour tekanan pada turbin variasi 3
Gambar  di  atas  yaitu  gambar  9,  gambar  10 dan  gambar  11  adalah contour tekanan fluida yang  melewati blade .  Warna  biru  menunjukan tekanan  angin  rendah  dan  warna  kuning kemerahan  menunjukan  tekanan  angin  tinggi seperti  halnya contour pada  kecepatan  angin. Contour tekanan  antara  variasi  1,  variasi  2  dan variasi  3  hampir  terlihat  sama  yaitu  dibagian depan blade nilai tekanan lebih tinggi dibandingkan  nilai  tekanan  dibelakang blade , akan  tetapi  jika  diperhatikan  angka  kecepatan yang ada pada gambar akan terlihat perbedaannya.  Pada  gambar  11  yaitu  turbin variasi  3 (5  blade) terlihat  nilai  tekanan  lebih tinggi  dibandingkan  dengan  turbin  variasi  1 (3 blade) dan variasi 2 (4 blade). Tekanan yang lebih tinggi pada bagian depan blade itulah  yang akan membuat  turbin  berputar.  Putaran  turbin  akan searah  dengan  jarum  jam  akibat  tekanan  yang ditimbulkan oleh angin.
3.9  Perbandingandaya  Turbin  Dari  3  Variasi Desain
Pada  tahap  result  terdapat  menu calculator , berdasarkan boundary condition dan memanfaatkan menu calculator tersebut
didapatkan  nilai  torsi  untuk  berbagai  variasi desain  turbin.  Hasil  nilai  Torsi Turbine  Propeller untuk  ketiga  variasi  jumlah blade selanjutnya digunakan untuk menghitung daya turbin menggunakan  Persamaan  6  kemudian  akan dibandingkan.  Hasil  variasi  selengkapnya  dapat ditunjukkan oleh Tabel 2 :
Table 2. Perbandingan hasil simulasi dari 3 variasi desain
Dari  tabel  2  menunjukan  bahwa  semakin banyak  jumlah blade yang  divariasikan  maka menghasilkan  nilai  torsi  yang  lebih  besar.  Dari Tabel 2 tampak bahwa perbedaan nilai torsi yang dihasilkan  oleh  variasi  1,  variasi  2  dan  variasi  3 tidak  terlampau  jauh, hanya  berkisar  antara  0,02 – 0,04.
Gambar 12. Grafik perbandingan daya turbine propeller dari 3 variasi desain
Pada  Gambar  12  menunjukkan  grafik perbandingan daya Turbin propeller ketiga variasi desain.  Berdasarkan  pada  gambar  12  daya tertinggi  terlihat  pada  variasi  ke  3  yaitu  5 blade lalu  diikuti  variasi  2  dan  variasi  1.  Hal  ini dikarenakan semakin banyak jumlah blade turbin propeller yang divariasikan, maka semakin besar torsi yang dihasilkan pada turbin tersebut dengan rpm dan kecepatan angin yang sama.
Kasus n (rpm) ω (rad/s) Torsi (Nm)P (watt) 3 blade 636 66,568 0,04698 1,8532 4 blade 636 66,568 0,0699 2,7575 5 blade 636 66,568 0,103413 4,0794
Gambar 13. Grafik hubungan jumlah blade dengan torsi
Pada  Gambar  13  menunjukkan  grafik  hubungan jumlah blade dengan  torsi.  Berdasarkan  pada gambar 13 torsi tertinggi terlihat pada variasi ke 3 yaitu  5 blade lalu  diikuti  variasi  2  dan  variasi  1. Hal  ini  dikarenakan  semakin  banyak  jumlah blade pada turbin  propeller yang  divariasikan, maka  semakin  besar  torsi  yang  dihasilkan  pada turbin tersebut dengan rpm dan kecepatan angin yang sama.

## 3.10 Uji Coba Turbine Propeller
Uji  coba  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  apakah turbin propeller dapat  beroprasi  pada  kecepatan angin yang diharapkan saat perancangan yaitu 5 m/s.  Tempat  dilakukannya  uji  coba  adalah  di laboratorium teknik mesin UMB dengan menggunakan wind  tunnel tanggal  14  juli  2019. Dari  hasil  uji  coba  yang  dilakukan, turbine propeller yang  dibuat  dapat  berputar  pada kecepatan  angin  antara  3,5-5,0  m/s  hal  ini  bisa dikatakan  sesuai  dengan  perancangan  yang dilakukan.  Karena  angin  pada  wind  tunnel  dan kapasitas generator yang rendah maka konsekuensinya  daya  yang  dihasilkan  juga rendah.

## 3.11 Data Hasil Uji Coba
Data  yang  diperoleh  dari  hasil  uji  coba  di  olah dengan  menggunakan software  Microsoft  excell. Untuk mempermudah dalam membaca data hasil uji  coba  maka  dibuatlah  table  dengan  isi  : kecepatan angin, tegangan, arus listrik dan daya listrik. Daya listrik dihitung menggunakan Persamaan  7.  Lebih  jelasnya  lihat  pada  Tabel  3 dibawah ini:
Table 3. Data hasil uji coba turbine propeller pada wind tunnel
Berdasarkan  tabel  3  menunjukkan  bahwa semakin  besar  nilai  kecepatan  angin  maka semakin  besar  pula  nilai  tegangan,  arus  listrik dan daya yang dihasilkan oleh turbin.
3.12 Hasil Simulasi Desain 5 Blade Dengan 5 Variasi Rpm & Kecepatan Angin
Simulasi  desain  5 blade dengan  variasi  rpm  dan variasi  angin  dilakukan  untuk  membandingkan daya hasil simulasi dan daya hasil uji coba turbin propeller menggunakan wind tunnel di laboratorium  Teknik  Mesin  Universitas  Mercu Buana. Lebih jelasnya lihat Tabel 4:
Table 4. Boundary condition simulasi turbin 5 blade dengan variasi rpm dan kecepatan angin.
Berdasarkan boundary condition pada Tabel 4  dan  memanfaatkan  menu calculator seperti halnya  pada  simulasi  perbandingan  3  variasi desain maka didapatkan nilai daya  yang dihitung menggunakan  Persamaan  6  untuk  berbagai variasi  rpm  dan  kecepatan.  Data  yang  telah diperoleh dari hasil simulasi diolah menggunakan Microsoft Excell kedalam bentuk Tabel 5:
Table 5. Daya hasil simulasi turbin variasi 3 ( 5 blade)
Tabel 5 menunjukkan bahwa semakin besar nilai kecepatan  angin  maka  semakin  besar  pula  daya
Kecepatan Angin Tegangan Arus Listrik Daya Listrik 3,5 m/s 1,8 volt 0,1 ampere 0,18 watt 3,9 m/s 2 volt 0,15 ampere 0,3 watt 4,3 m/s 2,6 volt 0,25 ampere 0,65 watt 4,6 m/s 3,2 volt 0,3 ampere 0,96 watt 5 m/s 3,6 volt 0,34 ampere 1,224 watt
Kasus Kecepatan Inlet Tekanan Outlet Kecepatan Putar 3,5 m/s 0 Pa 236 rpm 3,9 m/s 0 Pa 367 rpm 4,3 m/s 0 Pa 479 rpm 4,6 m/s 0 Pa 527 rpm 5,0 m/s 0 Pa 627 rpm
5 blade
Kasus Kecepatan Angin Kecepatan Putar Kecepatan Sudut (ω) Torsi Daya Turbin 3,5 m/s 236 rpm 25 Rad/S 0,04522 N/m 0,662 watt 3,9 m/s 367 rpm 38 Rad/S 0,05895 N/m 1,342 watt 4,3 m/s 479 rpm 50 Rad/S 0,07421 N/m 2,205 watt 4,6 m/s 527 rpm 55 Rad/S 0,08534 N/m 2,789 watt 5,0 m/s 627 rpm 66 Rad/S 0,10289 N/m 4,001 watt 5 blade
yang  dihasilkan  oleh  turbin  seperti  halnya  hasil daripada uji coba.

## 3.14 Perbandingan Antara Hasil Uji Coba
Dengan Hasil Simulasi CFD
Berdasarkan  data  besarnya  daya  yang  di hasilkan  dari  hasil  uji  coba  dan  simulasi,  maka dapat  kita  banding  kedua  hasil  tersebut  yang diolah  dalam  sebuah  tabel,  yaitu  di  tampilkan pada Tabel 6:
Table 6. Perbandingan daya hasil ujicoba dan simulasi
Gambar 14 .  Grafik  perbandingan  daya  yang dihasilkan  turbin  variasi  5 blade antara  uji  coba dan simulasi .
Berdasarkan  gambar  14  pada  kecepatan angin  yang  sama,  daya  keluaran  hasil  simulasi lebih  besar  daripada  daya  keluaran  dari  hasil  uji coba. Hal ini dikarenakan efek kerugian mekanis dan  kerugian  listrik  tidak  diperhitungkan  dalam CFD .  Kehilangan  mekanis  seperti  gesekan  pada bantalan sangat mempengaruhi kecepatan rotasi poros sehingga generator tidak bekerja optimum, karena generator akan  bekerja  optimum  ketika mencapai  3000  rpm  sedangkan  uji  coba  hanya mencapai  627  rpm  dengan  kecepatan  angin 5m/s.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1  Kesimpulan
Dari  rangkaian  penelitian  yang  telah  dilakukan bisa ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Daya  yang  dihasilkan  pada turbin  propeller dengan  jumlah  5 blade lebih  baik  bila dibandingkan  dengan turbine 3 blade dan 4 blade pada  kecepatan  angin  yang  sama yaitu  5m/s  dan  rpm  yang  sama  yaitu  636 rpm.
2. Daya hasil simulasi lebih besar dibandingkan  dengan  daya  hasil  uji  coba, hal  ini  dikarenakan  generator  tidak  bekerja secara  optimum  sebab  generator  akan bekerja optimum pada 3000 rpm sedangkan uji  coba  hanya  mendapatkan  627  rpm, namun  hasil  simulasi  dan  uji  coba  memiliki tren  yang  sama  yaitu  semakin  tinggi kecepatan  angin  maka  semakin  besar  pula daya  yang  dihasilkan  oleh  turbin.  Berikut adalah daya yang dihasilkan oleh turbin:
a. Daya  maksimum  yang  dihasilkan  oleh turbin propeller dengan  jumlah  5 blade pada simulasi adalah:
 0,662watt dengan kecepatan angin 3,5  m/s  dan  kecepatan  putar  236 rpm.
 1,342watt dengan kecepatan angin 3,9  m/s  dan  kecepatan  putar  367 rpm.
 2,205watt dengan kecepatan angin
4,3  m/s  dan  kecepatan  putar  479 rpm.
 2,789watt dengan kecepatan angin
4,6  m/s  dan  kecepatan  putar  527 rpm.
 4,001watt dengan kecepatan angin 5,0  m/s  dan  kecepatan  putar  627 rpm.
b. Daya  maksimum  yang  dihasilkan  oleh turbin propeller dengan  jumlah  5 blade pada uji coba adalah:
 0,180watt dengan kecepatan angin 3,5  m/s  dan  kecepatan  putar  236 rpm.
 0,300watt dengan kecepatan angin 3,9  m/s  dan  kecepatan  putar  367 rpm.
 0,650watt dengan kecepatan angin 4,3  m/s  dan  kecepatan  putar  479 rpm.
 0,960 watt dengan kecepatan angin 4,6  m/s  dan  kecepatan  putar  527 rpm.
 1,224watt dengan kecepatan angin 5,0  m/s  dan  kecepatan  putar  627 rpm.

## 4.2  Saran
Dalam  penelitian  ini turbine  propeller yang digunakan  adalah  turbin  angin  poros  horizontal dengan  ujung blade ditambah winglet ,  untuk  itu perlu  dilakukan  beberapa  modifikasi  atau  variasi dari  radius winglet sehingga  mendapatkan performance yang lebih baik dan untuk pemilihan generator  sebaiknya  dipilih  generator  yang mampu  mengeluarkan  arus  dan  tegangan  yang besar  pada  kecepatan  angin  yang  rendah
% Eff Uji coba 3,5 m/s 1,814 watt 0,662 watt 36,49% 0,180 watt 9,92% 3,9 m/s 2,510 watt 1,342 watt 53,46% 0,300 watt 11,95% 4,3 m/s 3,365 watt 2,205 watt 65,54% 0,650 watt 19,32% 4,6 m/s 4,119 watt 2,789 watt 67,71% 0,960 watt 23,31% 5,0 m/s 5,290 watt 4,001 watt 75,64% 1,224 watt 23,14% 5 blade Kasus
Kecepatan Angin Daya Teoritis Daya Turbin Hasil Simulasi % Eff Simulasi Daya Listrik Hasil Uji Coba
sehingga  mampu meningkatkan  performansi  dari turbine  propeller tersebut.  Selain  itu  perlu penelitian  lebih  lanjut  untuk  mengetahui  apakah besar  atau  luasan blade turbine  propeller dapat mempengaruhi  unjuk  kerja  yang  dihasilkan  oleh turbin  angin  poros  horizontal  ini.  Penelitian selanjutnya bisa juga memodifikasi sudut kemiringan blade untuk  mendapatkan  %eff tertinggi dari turbine propeller tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Cengel, Y. A., &Cimbala, J. M. (2006). Fluid Mechanics:  Fundamentals  and  Application. New York: McGraw-Hill.
[2]  Chaudhari, Ashvinkumar. (2012). CFD Modelling  on  Wind  Flows .Lappeenranta
University of Technology.  Finland.
[3]  Cao, Han. (2011). Aerodynamics Analysis of Small  Horizontal  Axis  Wind  Turbine  Blades by  Using  2D  and  3D  CFD  Modelling .
University of Central Lancashire. England.
[4]  Darmawan,  D.  B.,  Chrismianto,  D.,  &  Iqbal M.  (2016).  Analisa  Kemiringan  Sudut Propeller Tipe  B-Series  Pada  Kapal  Selam Tipe  Menengah  Untuk  Mengoptimalkan
Kinerja  Kapal  Selam  Dengan  Meotde CFD . Jurnal  Teknik  Perkapalan  -  Vol.  4,  No.  2 April 2016, 352-361.
[5]  Febrianto,  A.,  Santoso,  A.  (2016).  Analisa Perbandingan  Torsi  dan  RPM  Turbin  Tipe Darrieus  Terhadap  Efisiensi  Turbin.  Jurnal Teknik ITS Vol. 5 No. 2, 517-521.
[6]  Lanzafame,  R.,  Mauro,  S.,  &  Messina,  M. (2013). Wind  turbine  CFD  modeling  using  a correlation-based
transitional
model. Renewable Energy, 52 , 31-39.
[7]  Li,  Y.,  Paik,  K.  J.,  Xing,  T.,  &Carrica,  P.  M. (2012). Dynamic overset CFD simulations of wind turbine aerodynamics. Renewable Energy, 37 (1),285-298.
[8]  Nielsen,  F.,  G.,  Hanson,  T.,  &Skaarre,  B. (2006). Integrated  Dynamic  Analysis  of Floating Offshore Wind Turbines . Paper No. OMAE2006-92291, 671-679
[9]  Salam, H. A. H., Mulyatno, I. P., & Iqbal, M. (2017). Analisa Kelelahan Propeller KapalIkan  PVC  Dengan  Metode  Elemen
Hingga.  Jurnal  Teknik  Perkapalan  -  Vol.  5,
No. 1 Januari 2017, 243 – 251.
[10]  Wang,  Y.  F.,  &  Zhan,  M.  S.  (2013). 3-
Dimensional CFD simulation and analysis on performance of a micro-wind turbine resembling  lotus  in  shape . Energy  and Buildings , 65 , 66-74.