## SIMULASI CFD PADA DIFFUSER AUGMENTED WIND TURBINE

## (DAWT) : EFEK BENTUK INLET DAN PANJANG DIFUSER TERHADAP DISTRIBUSI KECEPATAN ANGIN DI EXIT DIFUSER
[CFD SIMULATION IN DIFFUSER AUGMENTED WIND TURBINE (DAWT): EFFECT OF INLET SHAPE AND DIFFUSER LENGTH ON WIND SPEED DISTRIBUTION AT DIFFUSER EXIT]
Sulistyo Atmadi *) , Ahmad Jamaludin Fitroh **)
*) Peneliti Pusat Teknologi Penerbangan, Lapan **) Peneliti Kepakaran Aerodinamika, Lapan

## ABSTRACT
The objective of the research is to obtain a lighter diffuser design. It is done by modifications previously designed diffuser on the shape and length of its inlet. Thus the study analyze the effect of modified inlet and diffuser length on the distribution of wind speeds  at  the  nozzle  exit.  Analysis  was  performed  using  a  CFD-based  software. Modifications was made to the diffuser inlet and exit diameter each-amounting to 4 and 2 m. Modified inlet can improve performance by 1.4%; meanwhile the wind angle of 60 º , the performance was reduced by 2.45%, due to  the separation.  Shortening  the  length diffuser can reduce the velocity distribution in the exit, maximum of occurs at length of 1 m at 4.6%. Therefore it is recommended that optimum diffuser length is 2 m.
Key words: Wind turbine, Diffuser, CFD

## ABSTRAK
Untuk  memperoleh  difuser  yang  lebih  baik  dan  ringan,  dilakukan  modifikasi difuser  yang  telah  dirancang  sebelumnya  pada  bentuk  inlet  dan  panjang  difuser. Dengan  demikian  tujuan  penelitian  ini  adalah  menganalisis  hasil  modifikasi  bentuk inlet dan  panjang  difuser  terhadap  distribusi  kecepatan  angin  di exit nosel.  Analisis dilakukan  menggunakan  salah  satu  piranti  lunak  berbasis CFD .  Metode  yang digunakan  adalah  memodifikasi  bentuk inlet difuser  serta  memvariasikan  panjang difuser. Modifikasi dilakukan terhadap difuser dengan diameter inlet dan exit masing – masing sebesar 4 dan 2 m. Modifikasi inlet dapat memperbaiki kinerja sebesar 1,4 %, sedangkan  pada  sudut  angin  60 º ,  kinerja  berkurang  sebesar  2,45%,  disebabkan adanya separasi. Pemendekan panjang difuser dapat mengurangi distribusi kecepatan di exit ,  maksimum  pada  panjang  1  m  sebesar  4,6  %,  sehingga  disarankan  panjang diffuser optimum pada 2 m.
Kata kunci: Turbin angin, Difuser, CFD

## 1  PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Salah  satu  manfaat  penggunaan difuser  pada  turbin  angin  adalah  untuk meningkatkan  kecepatan  angin  yang menerpa  rotor  turbin  angin  (K.M. Foreman,  1980;  Michael  Moeller  Jr  dan Kenneth  Visser,  2008;  Sulistyo  Atmadi
dan  Ahmad  Jamaludin  Fitroh,  2011). Difuser biasanya mempunyai konstruksi yang  cukup  berat  sehingga  tidak mempunyai  sistem yaw .  Dengan  sistem tetap  ( fixed )  tersebut,  maka  kinerja difuser  menjadi  berkurang  pada  saat menerima  angin  pada  sudut  tertentu (Sulistyo  Atmadi  dan  Ahmad  Jamaludin Fitroh,  2011).  Dengan  konstruksi  yang
cukup  berat,  maka  dipertimbangkan untuk  memodifikasi  difuser  yang  telah dirancang  sebelumnya  menjadi  lebih pendek untuk mengurangi berat.

## 1.2 Tujuan
Untuk meningkatkan kinerja difuser  pada  sudut  angin  yang  besar, maka  bentuk inlet difuser  dimodifikasi. Untuk  mengurangi  berat  konstruksi difuser,  maka  difuser  dibuat  menjadi lebih  pendek.  Dengan  demikian  tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis hasil  modifikasi  bentuk inlet dan panjang diffuser terhadap kinerja difuser.  Dalam  penelitian  ini  yang dimaksud dengan kinerja difuser adalah distribusi kecepatan di exit difuser.

## 1.3 Batasan Masalah
Penggunaan  difuser  pada  turbin angin  (DAWT)  dimaksudkan  untuk meningkatkan  kecepatan  angin  yang menerpa  rotor  (K.M.  Foreman,  1980; Michael  Moeller  Jr  dan  Kenneth  Visser, 2008;  Sulistyo  Atmadi  dan  Ahmad Jamaludin  Fitroh,  2011).  Difuser  yang telah  didesain  sebelumnya  mempunyai panjang,  diameter inlet ,  dan  diameter exit masing–masing  4,  4,  dan  2  m (Sulistyo  Atmadi  dan  Ahmad  Jamaludin Fitroh, 2011). Sketsanya disajikan dalam Gambar  1-1.  Notasi  D 1 ,  D 2 ,  V 1 ,  dan  V 2 masing–masing  menyatakan  diameter inlet ,  diameter exit ,  kecepatan  angin  di inlet ,  dan  kecepatan  angin  di exit atau rotor.
Gambar 1-1: Sketsa difuser yang pernah didesain
Difuser pada Gambar 1-1 tersebut selanjutnya dimodifikasi untuk meningkat- kan kinerja. Modifikasi  dilakukan dengan mengubah bentuk inlet dan mengurangi panjang difuser. Variasi difuser disajikan dalam Gambar 1-2. Notasi L menyatakan panjang difuser.
Gambar 1-2: Variasi diffuser yang dianalisa
Notasi original menyatakan difuser yang  pernah  didesain  sebelumnya. Notasi  modifikasi  menyatakan  difuser dengan bentuk inlet yang telah dimodifikasi. Difuser modifikasi ini akan dianalisis  dari  empat  panjang  yang berbeda, yaitu 4, 3, 2, dan 1 m.

## 2  METODE
Analisis  dilakukan  menggunakan salah  satu  piranti  lunak  berbasis CFD . Analisis  dilakukan  secara  3-D.  Tahapan pengerjaannya  adalah  sebagai  berikut (Manual FLUENT; Manual GAMBIT :
 Pemodelan dan meshing ,  Penyusunan  seting CFD dan  proses iterasi,
 Pengolahan data.

## 2.1 Pemodelan dan Meshing
Difuser  yang  akan  dianalisis terdiri  dari  lima  variasi  seperti  pada Gambar 1-2. Masing–masing dari difuser tersebut dibuat model dan grid- nya.
2.1.1 Model dan grid difuser original
Model  dan grid pada  difuser original  disajikan  dalam  Gambar  2-1. Warna kuning, hitam, dan biru masing– masing menyatakan daerah inlet , dinding, dan exit difuser.
Gambar 2-1: Model dan grid difuser original
Sistem grid tersebut  terdiri  dari 51.750  sel  ( cells ).  Bentuk grid- nya adalah structured grid .
2.1.2  Model dan grid difuser mofifikasi dengan L = 4 m
Model  dan grid pada  difuser modifikasi dengan panjang sama dengan 4 m disajikan dalam Gambar 2-2. Sistem pewarnaan sama dengan difuser original.  Jumlah  sel  ( cells )  dan  bentuk grid- nya  juga  sama  dengan  difuser original.
Perbedaan  antara  mosel  difuser pada  Gambar  2-1  dan  Gambar  2-2 adalah  terletak  pada  bentuk inlet- nya. Bentuk inlet pada  difuser  modifikasi
memiliki  sudut  sekitar  60  derajat. Adanya  sudut  tersebut  dimaksudkan untuk  angin  yang  masuk  dengan  sudut 60 derajat.
Gambar 2-2: Model  dan grid difuser  modifikasi L = 4 m
2.1.3 Model dan grid difuser mofifikasi dengan L = 3 m
Model  dan grid pada  difuser modifikasi  dengan  panjang  3  m,  sistem pewarnaan, jumlah sel ( cell ), dan bentuk grid masih sama dengan difuser original. Jumlah  sel  ( cell )  masih  sama.  Hanya panjang  kedua  model  tersebut  yang berbeda. Sehingga ukuran sel ( cell ) untuk panjang 3 m, menjadi sedikit lebih rapat.
2.1.4 Model dan grid difuser mofifikasi dengan L = 2 m
Model  dan grid pada  difuser modifikasi dengan panjang sama dengan 2 m, sistem pewarnaan dan bentuk grid masih sama dengan difuser original. Jumlah  sel  ( cell )  43.125  buah.  Jumlah sel  tersebut  lebih  sedikit  di-bandingkan dengan panjang 3 m.
2.1.5 Model dan grid difuser mofifikasi dengan L = 1 m
Model  dan grid pada  difuser modifikasi dengan panjang sama dengan 1 m, sistem pewarnaan dan bentuk grid masih  sama  dengan  difuser–difuser sebelumnya.
Jumlah  sel  ( cell )  yang  digunakan  hanya 34.500 buah.

## 2.2 Seting CFD
Terdapat  banyak  parameter  yang harus diseting untuk proses iterasi CFD . Beberapa  parameter  utamanya  antara lain, parameter waktu, model turbulensi, kompresibilitas,  kondisi  aliran  di inlet dan exit difuser (Manual FLUENT ).

## 2.2.1 Parameter waktu
Pilihan  parameter  waktu  yang dapat  digunakan  adalah steady dan unsteady (Manual FLUENT ).  Dalam penelitian  ini  parameter  waktu  yang digunakan  adalah  kondisi steady .  Hal tersebut dikarenakan analisis dilakukan terhadap  kinerja  difuser  untuk  jangka waktu  yang  sangat  lama.  Dengan  kata lain masa transisi tidak termasuk analisis.

## 2.2.2 Model turbulensi
Terdapat  beberapa  model  turbu- lensi,  yaitu Spalart–Allmaras , k - epsilon , k - omega , Reynolds Stress , Detached Eddy Simulation ,  dan Large  Eddy  Simulation (Manual FLUENT ).  Dalam  penelitian  ini model turbulensi yang digunakan adalah Spalart - Allmaras .  Dengan  asumsi  aliran angin  dalam  difuser  diduga  tidak  akan memiliki tingkat turbulensi dan komplek- sitas yang tinggi.

## 2.2.3 Kompresibilitas
Berdasarkan  sifat  kompresibilitas- nya,  aliran  dapat  dibedakan  menjadi dua, yaitu aliran kompresibel dan aliran inkompresibel.  Biasanya  sebuah  aliran dapat digolongkan menjadi aliran kompresibel jika kecepatannya lebih dari 0,3  Mach  (Anderson,  John  D.,  1985). Dalam  penelitian  ini  kondisi  aliran diasumsikan bersifat kompresibel. Asumsi tersebut  dipilih  untuk  mengantisipasi adanya  kecepatan  lokal  yang  lebih  dari 0,3 Mach.
2.2.4 Kondisi batas di inlet difuser
Terdapat beberapa pilihan kondisi batas  yang  dapat  digunakan  pada inlet difuser,  antara  lain mass  flow  inlet , pressure  inlet , dan velocity  inlet (Manual
FLUENT ).  Jika  menggunakan  asumsi bahwa  aliran  bersifat  kompresibel  (lihat Bab  2.2.3),  maka  hanya mass  flow  inlet dan pressure inlet yang dapat digunakan. Laju aliran massa yang melewati difuser belum diketahui sehingga dalam penelitian ini  kondisi  batas  di inlet difuser  yang dapat digunakan adalah pressure inlet . Parameter yang digunakan dalam pressure  inlet adalah  tekanan  total. Harga  tekanan  total  harus  lebih  besar daripada tekanan statik (Anderson, John D.,  1985).  Dalam  penelitian  ini  tekanan statik  adalah  sama  dengan  tekanan atmosfer.  Pada  kondisi  permukaan  laut ( sea  level ),  tekanan  atmosfer  adalah sama  dengan  101.325  Pa.  Untuk penelitian  ini  harga  tekanan  total  pada inlet difuser dipilih sebesar 102.000 Pa.
2.2.5 Kondisi batas di exit difuser
Terdapat beberapa pilihan kondisi batas  yang  dapat  digunakan  pada exit difuser,  antara  lain outflow , outlet  vent , dan pressure  outlet (Manual FLUENT ] . Pemilihan  kondisi  batas  pada exit dipengaruhi  oleh  kondisi  batas  yang telah  dipilih  untuk inlet .  Untuk  kondisi batas pressure inlet , maka kondisi batas di exit yang bersesuaian adalah pressure outlet . Harga parameter yang digunakan pada pressure outlet dalam penelitian ini adalah sama dengan kondisi permukaan laut ( sea level ).

## 2.3 Pengolahan Data
Setelah iterasi selesai, maka hasil perhitungan CFD selanjutnya diolah sesuai kebutuhan  data.  Dalam  penelitian  ini, data  atau  hasil  yang  diinginkan  antara lain  berupa losses ,  distribusi  kecepatan di exit ,  dan  kontur  kecepatan  angin dalam difuser.
2.3.1 Penurunan tekanan total ( losses )
Dalam penelitian ini yang dimaksud dengan losses adalah penurunan  tekanan  total  dari inlet hingga exit difuser. Definisi losses dapat juga  dinyatakan  secara  matematis seperti pada persamaan (2-1).
% 100 (%) 01 02 01 x p p p
losses   (2-1)
Notasi  p 01 dan  p 02 masing–masing menyatakan  tekanan  total  di inlet dan exit difuser.  Jika  tekanan  total  di inlet sama  dengan  di exit ,  maka  tidak  ada losses aliran udara di dalam difuser.

## 2.3.2 Distribusi kecepatan di exit
Simulasi CFD dilakukan secara 3- D.  Dengan  demikian  analisis  distribusi kecepatan  di exit seharusnya  dilakukan secara  2-D.  Dalam  penelitian  ini penyajian  distribusi  kecepatan  di exit tersebut  hanya  dilakukan  secara  1-D, yaitu  berupa  garis  lurus  saja.  Garis lurus  tersebut  ditempatkan  sebidang dengan sudut angin.

## 2.3.3 Kontur kecepatan angin
Simulasi CFD yang  dilakukan bersifat internal  flow .  Bila  dilihat  dari luar,  maka  kontur  kecepatan  angin dalam  difuser  tidak  akan  kelihatan. Untuk  melihat  kontur  angin internal flow ,  maka  perlu  dibuat  tampilan ( display )  yang  membelah  bagian  dalam menjadi dua tepat di posisi tengah.

## 3  HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah iterasi selesai, maka hasil perhitungan CFD selanjutnya  diolah sesuai kebutuhan data. Dalam penelitian ini, data atau hasil yang akan dianalisis  antara  lain  berupa losses ,
distribusi  kecepatan  di exit ,  dan  kontur kecepatan angin dalam difuser.

## 3.1 Hasil dan Pembahasan Losses
Simulasi CFD dilakukan  pada sudut  angin  0  dan  60  derajat.  Sudut angin  0  derajat  menyatakan  bahwa angin  datang  searah  sumbu  difuser. Tekanan  total  di inlet diseting  sama dengan  102.000  Pa.  Hasilnya  disajikan dalam  Tabel  3-1.  Notasi  α  dan  V x2 masing–masing menyatakan sudut angin dan  kecepatan  angin  rata-rata  dalam arah aksial di exit .
Hasil  dalam  Tabel  3-1  menun- jukkan  bahwa  pada  sudut  angin  0 derajat, losses yang  terjadi  sangat  kecil sekali,  yaitu  antara  0,00  hingga  0,02%. Hal  tersebut  menandakan  bahwa  tidak terjadi separasi aliran. Dengan kata lain losses yang  terjadi  hanya  diakibatkan oleh  gesekan  antara  aliran  udara  dan dinding bagian dalam difuser.
Pada  sudut  angin  60  derajat, difuser  modifikasi  mempunyai losses yang  lebih  kecil  daripada  difuser  original. Hal tersebut menandakan bahwa bentuk inlet yang  melengkung  dapat  mengurangi losses .
Pada  difuser  modifikasi,  hasil dalam  Tabel  3-1  juga  menunjukkan bahwa  panjang  difuser  mempengaruhi losses .  Semakin  pendek  difuser,  maka losses nya  juga  semakin  kecil.  Hal tersebut  dikarenakan  efek  gesekannya juga semakin kecil.

## Tabel 3-1: BESAR LOSSES DAN KECEPATAN DI EXIT
Difuser α (deg) p 01 (Pa) p 02 (Pa) Losses (%) V x2 (m/det) original; L = 4 m 0 60 102.000 102.000 101.999 101.886 0,00 0,11 56,9 54,0 modifikasi; L = 4 m 0 60 102.000 102.000 101.977 101.896 0,02 0,10 57,6 55,9 modifikasi; L = 3 m 0 60 102.000 102.000 101.997 101.923 0,00 0,08 57,6 56,0 modifikasi; L = 2 m 0 60 102.000 102.000 101.999 101.967 0,00 0,03 57,7 56,4 modifikasi; L = 1 m 0 60 102.000 102.000 101.999 101.995 0,00 0,00 57,2 53,3
Hasil  dalam  Tabel  3-1  juga menunjukkan bahwa sudut angin mempengaruhi  V x2 .  Semakin  besar  sudut angin,  maka  V x2 menjadi  semakin  kecil meskipun penurunan V x2 tersebut sangat kecil. Penurunan V x2 tersebut disebabkan oleh  separasi  aliran  di  sekitar inlet difuser.
Modifikasi  bentuk  inlet  meningkat- kan kecepatan pada exit sebesar 1,4%.
3.2 Hasil  dan  Pembahasan  Distribusi Kecepatan di Exit
Besar  kecepatan  aliran  angin  di exit difuser,  V x2 dalam  Tabel  3-1 merupakan  harga  rata–rata.  Distribusi kecepatan  di exit tersebut  secara  rinci disajikan dan dibahas dalam Bab ini.
3.2.1 Distribusi  kecepatan  di exit pada α = 0 º
Distribusi  kecepatan  aliran  angin di exit difuser  pada  sudut  angin  0 derajat  disajikan  dalam  Gambar  3-1. Dalam gambar tersebut disajikan perbandingan antara difuser original dan difuser  modifikasi  dengan  berbagai variasi panjang.
Gambar 3-1: Distribusi kecepatan di exit pada α = 0 0
Dalam Gambar 3-1 tersebut dapat dilihat  bahwa  semua  difuser  pada penelitian ini pada sudut angin 0 derajat mempunyai  distribusi  kecepatan  angin di exit yang  hampir  sama.  Pada  sudut angin  0  derajat,  bentuk  difuser  yang konvergen menghasilkan profil kecepatan di exit yang hampir sama.
3.2.2 Distribusi  kecepatan  di exit pada α = 60 0
Distribusi  kecepatan  aliran  angin di exit difuser  pada  sudut  angin  60
derajat  disajikan  dalam  Gambar  3-2. Pada  gambar  tersebut  disajikan  per- bandingan  antara  difuser  original  dan difuser  modifikasi  dengan  berbagai variasi panjang.
Gambar 3-2: Distribusi  kecepatan  di exit pada α = 60 0
Posisi  0  m  menyatakan  posisi pada  sumbu  difuser.  Posisi  berharga negatif  merupakan  posisi  yang  terkena dampak  dari  separasi  aliran  dari inlet difuser  sehingga  kecepatannya  lebih kecil dari posisi yang berharga positif.
Hasil  pada  Gambar  3-2  menun- jukkan bahwa distribusi kecepatan pada difuser modifikasi dengan L = 4 m (garis berwarna  merah  muda)  lebih  besar daripada  distribusi  kecepatan  pada difuser  original  (garis  berwarna  biru tua).  Hal  tersebut  menunjukkan  bahwa modifikasi  bentuk inlet mem-berikan peningkatan  kinerja  difuser,  khususnya pada sudut angin yang besar.
Pemendekan  difuser  modifikasi menghasilkan  distribusi  kecepatan  di exit yang  bervariasi.  Dengan  demikian efek  pemendekan  difuser  terhadap  kinerja rotor  turbin  angin yang  dipasang  di exit difuser  belum  bisa  dipastikan  secara langsung  karena  harus  dihitung  secara rinci  menggunakan  teori  elemen  bilah. Khusus untuk difuser modifikasi dengan L  =  1  m,  distribusi  kecepatan  aliran angin  di exit nya  lebih  kecil  dari  difuser lainnya  sehingga  dapat  dipastikan  akan mempunyai kinerja yang paling rendah.
3.2.3 Distribusi  kecepatan  di exit pada difuser original (L = 4 m)
Adanya  sudut  angin  menyebabkan distribusi  kecepatan  menjadi  tidak seragam. Perbandingan distribusi kecepatan  di exit difuser  pada  sudut
Distribusi Kecepatan di Exit ; Sudut Angin = 0 deg
0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) original     ; L = 4 m modifikasi ; L = 4 m modifikasi ; L = 3 m modifikasi ; L = 2 m modifikasi ; L = 1 m Distribusi Kecepatan di Exit ; Sudut Angin = 60 deg -10 0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) original     ; L = 4 m modifikasi ; L = 4 m modifikasi ; L = 3 m modifikasi ; L = 2 m modifikasi ; L = 1 m

## angin  0  dan  60  derajat  disajikan  dalam
Gambar 3-3.
Gambar 3-3: Distribusi  kecepatan  di exit pada difuser original (L = 4 m)
Hasil  simulasi CFD pada  Gambar 3-3  menunjukkan  bahwa  pada  sudut angin  0  derajat,  distribusi  kecepatan pada  posisi  berharga  positif  dan  pada posisi  berharga  negatif  adalah  sama. Dengan  adanya  sudut  angin  60  derajat, maka  distribusi  kecepatan  pada  posisi berharga  negatif  menjadi  berubah  atau menjadi berkurang. Hal tersebut diakibatkan  oleh  efek  separasi  aliran yang  terjadi  pada inlet difuser.  Hasil pada  Gambar  3-3  juga  menunjukkan bahwa  perubahan  atau  penurunan distribusi  kecepatan  mulai  terjadi  pada posisi sekitar 0 m. Posisi tersebut nantinya akan  dibandingkan  dengan  posisi  pada difuser–difuser lainnya.
3.2.4 Distribusi kecepatan di exit pada difuser modifikasi dengan L = 4 m
Perbandingan  efek  sudut  angin  0 dan  60  derajat  terhadap  distribusi kecepatan di exit pada difuser modifikasi dengan L = 4 m disajikan dalam Gambar 3-4.  Garis  berwarna  biru  dan  merah masing–masing  menyatakan  efek  dari sudut angin 0 dan 60 derajat.
Gambar 3-4: Distribusi  kecepatan  di exit pada difuser modifikasi dengan L = 4 m
Pola  distribusi  kecepatan  pada Gambar  3-4  sekilas  mirip  dengan  pola
pada  Gambar  3-3.  Namun  masih  ada sedikit  perbedaan,  yaitu  pada  posisi dimana  kecepatan  mulai  turun.  Pada exit difuser  original,  kecepatan  mulai turun  pada  posisi  sekitar  0  m.  Dengan kata lain efek separasi aliran masih ada pada  daerah  sekitar  sumbu  difuser. Pada exit difuser modifikasi dengan L = 4 m,  kecepatan  mulai  turun  pada  posisi sekitar  0,015  m.  Dengan  kata  lain  efek separasi  aliran  pada  daerah  sekitar sumbu  difuser  sudah  mulai  berkurang. Hal tersebut menandakan bahwa modifi- kasi inlet difuser dapat mengurangi efek separasi aliran.
3.2.5 Distribusi kecepatan di exit pada difuser modifikasi dengan L = 3 m
Hal  yang  sama  untuk  difuser modifikasi dengan L = 3 m disajikan dalam Gambar  3-5.  Pola  distribusi  kecepatan pada  gambar  tersebut  sekilas  mirip dengan pola pada gambar sebelumnya.
Gambar 3-5: Distribusi  kecepatan  di exit pada difuser modifikasi dengan L = 3 m
Distribusi kecepatan pada Gambar 3-5  menunjukkan  bahwa  kecepatan mulai  turun  pada  posisi  sekitar  -0,025 m. Posisi tersebut semakin menjauh dari sumbu difuser. Dengan kata lain, difuser modifikasi  dengan  L  =  3  m  mempunyai efek  separasi  aliran  yang  lebih  kecil dibandingkan dengan L = 4 m.
Pada posisi -0,06 hingga -0,08 m, kecepatan  di exit pada  difuser  L  =  3  m sedikit lebih besar daripada pada difuser dengan  L  =  4  m.  Jika  pada exit difuser dipasang  rotor  turbin  angin  dengan diameter  mendekati  2  m,  maka  difuser dengan L = 3 m akan memberikan daya yang lebih besar. Hal tersebut dikarenakan kontribusi  daya  pada  rotor  berasal  dari daerah di ujung bilah atau sudu.
Distribusi Kecepatan di Exit ; Original L = 4 m 0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) sudut angin =   0 deg sudut angin = 60 deg
Distribusi Kecepatan di Exit ; Modifikasi L = 4 m
0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) sudut angin =   0 deg sudut angin = 60 deg Distribusi Kecepatan di Exit ; Modifikasi L = 3 m 0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) sudut angin =   0 deg sudut angin = 60 deg
3.2.6 Distribusi kecepatan di exit pada difuser modifikasi dengan L = 2 m
Hal  yang  sama  untuk  difuser modifikasi  dengan  L  =  2  m  disajikan dalam  Gambar  3-6.  Hasil  simulasi menunjukkan  bahwa  pola  distribusi kecepatan di exit pada difuser ini sedikit berbeda  dengan  difuser–difuser  sebelum- nya.
Gambar 3-6: Distribusi  kecepatan  di exit pada difuser modifikasi dengan L = 2 m
Gambar 3-6 menunjukkan bahwa penurunan kecepatan sudah mulai terjadi pada posisi sekitar +0,03 m. Hal tersebut menandakan  bahwa  efek  separasi  dari inlet justru  lebih  besar  dibandingkan dengan difuser–difuser sebelumnya.
Pada  posisi  mendekati  dinding difuser  yaitu  pada  posisi  antara  -0,08 hingga -0,10 m, difuser dengan L = 2 m ini  mempunyai  distribusi  kecepatan yang  lebih  besar  jika  dibandingkan dengan  difuser–difuser  sebelumnya.  Hal tersebut akan mengakibatkan daya rotor yang dihasilkan menjadi lebih besar
3.2.7 Distribusi kecepatan di exit pada difuser modifikasi dengan L = 1 m
Hal  yang  sama  untuk  difuser modifikasi dengan L = 1 m disajikan dalam Gambar 3-7. Hasil simulasi menunjukkan bahwa  pola  distribusi  kecepatan  di exit pada  difuser ini sangat berbeda dibandingkan  dengan  difuser–difuser sebelumnya.
Gambar 3-7 menunjukkan bahwa penurunan kecepatan sudah terjadi pada posisi sekitar + 0,07 m. Dengan kata lain hampir  semua  daerah  di exit difuser masih merasakan efek separasi aliran dari inlet .  Hal  tersebut  dikarenakan  difuser yang terlalu pendek, yaitu hanya 1 m.
Pada  posisi  di  sekitar  -0,10  m, distribusi kecepatannya ada yang berharga negatif. Hal tersebut menandakan bahwa terjadi separasi aliran pada dinding exit , sehingga kecepatan di exit menjadi kecil, dan  mengakibatkan  kinerja/daya  rotor menjadi lebih kecil.
Gambar 3-7: Distribusi  kecepatan  di exit pada difuser modifikasi dengan L = 1 m

## 3.3 Hasil  dan  Pembahasan  Kontur Kecepatan
Selain  dalam  bentuk  kuantitatif parameter  di exit difuser,  hasil  simulasi CFD juga  dapat  disajikan  dalam  bentuk kontur  parameter.  Dalam  penelitian  ini kontur  parameter  yang  akan  disajikan dan dibahas adalah kontur kecepatan di dalam setiap difuser.

## 3.3.1 Kontur  kecepatan  pada  difuser original
Distribusi kecepatan angin di dalam difuser  original  pada  sudut  angin 0  dan 60  derajat  masing–masing  disajikan dalam  Gambar  3-8  dan  Gambar  3-9. Distribusi  kecepatan  tersebut  diambil dari penampang tampak samping bagian tengah.
Kontur  kecepatan  pada  Gambar 3-8  menunjukkan  bahwa  distribusi kecepatan  angin  dalam  difuser  adalah simetris.  Hal  tersebut  dikarenakan sudut  angin  sebesar  0  derajat.  Bentuk difuser  yang  konvergen  menyebabkan kecepatan  angin  dalam  difuser  diper- cepat dari inlet hingga exit .
Pada  sudut  angin  60  derajat, terjadi separasi aliran yang dimulai dari daerah inlet .  Hal  tersebut  dapat  dilihat dari  kecepatan  angin  yang  sangat rendah  di  sekitar  dinding  bagian  bawah difuser.
Distribusi Kecepatan di Exit ; Modifikasi L = 2 m
0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) sudut angin =   0 deg sudut angin = 60 deg Distribusi Kecepatan di Exit ; Modifikasi L = 1 m -10 0 10 20 30 40 50 60 -0.12 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Posisi (m) (m/det) sudut angin =   0 deg sudut angin = 60 deg
Gambar 3-8: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser original pada α = 0 º
Gambar 3-9: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser original pada α = 60 º

## 3.3.2 Kontur  kecepatan  pada  difuser modifikasi dengan L = 4 m
Distribusi  kecepatan  angin  di dalam difuser modifikasi dengan L = 4 m pada  sudut  angin  0  dan  60  derajat masing–masing disajikan dalam Gambar 3-10 dan Gambar 3-11. Gambar tersebut diambil  dari  sudut  pandang penampang yang sama dengan difuser original.
Kontur  kecepatan  dalam  Gambar 3-10  menunjukkan bahwa kecepatan di sekitar dinding inlet adalah sangat rendah.
Hal  tersebut  dikarenakan  adanya  sudut inlet yang  menyebabkan  sebagian  aliran menabrak  dinding  tersebut  dan  tidak semuanya  mengalir  ke  bagian  tengah difuser.
Gambar  3-10:Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  4 m pada α = 0 º
Gambar 3-11: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  4 m pada α = 60 º
Kontur  kecepatan  dalam  Gambar 3-11  menunjukkan  bahwa  kecepatan aliran  angin  di  sekitar  dinding inlet bagian  bawah  adalah  cukup  tinggi.  Hal tersebut  menandakan  bahwa  sudut angin terhadap sudut inlet adalah tepat. Separasi  aliran  terjadi  setelah  melewati daerah inlet bagian bawah.  Hal  tersebut dikarenakan  radius  lengkungan  yang terlalu kecil.
Jika dibandingkan dengan kontur pada  Gambar  3-9,  maka  kontur  pada Gambar 3-11 mempunyai daerah separasi aliran  yang  lebih  baik.  Hal  tersebut menandakan  bahwa  modifikasi inlet yang
dilakukan  telah  berhasil  mengurangi efek separasi aliran.

## 3.3.3 Kontur  kecepatan  pada  difuser modifikasi dengan L = 3 m
Distribusi  kecepatan  angin  di dalam difuser modifikasi dengan L = 3 m pada  sudut  angin  0  dan  60  derajat masing–masing disajikan dalam Gambar 3-12 dan Gambar 3-13. Gambar tersebut diambil  dari  sudut  pandang penampang yang  sama  dengan  difuser–difuser sebelumnya.
Gambar 3-12: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  3 m pada α = 0 º
Gambar 3-13: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser modifikasi dengan L = 3 m pada α = 60 º
Kontur pada Gambar 3-12 serupa dengan  kontur  pada  Gambar  3-10.  Hal tersebut  dikarenakan  kedua  difuser tersebut hanya berbeda panjang saja.
Kontur  pada  Gambar  3-13  juga serupa dengan kontur pada Gambar 3-11. Hal tersebut menandakan bahwa penye- bab  separasi  pada  difuser  modifikasi adalah  radius  lengkungan  yang  terlalu kecil.

## 3.3.4 Kontur  kecepatan  pada  difuser modifikasi dengan L = 2 m
Distribusi  kecepatan  angin  di dalam difuser modifikasi dengan L = 2 m pada  sudut  angin  0  dan  60  derajat masing–masing disajikan dalam Gambar 3-14 dan Gambar 3-15. Gambar tersebut diambil  dari  sudut  pandang penampang yang  sama  dengan  difuser–difuser sebelumnya.
Kontur  pada  Gambar  3-14  serupa dengan  kontur  pada  Gambar  3-12.  Hal tersebut  dikarenakan  kedua  difuser tersebut hanya berbeda panjang saja.
Gambar 3-14: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  2 m pada α = 0 0
Gambar 3-15: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  2 m pada α = 60 0 Kontur pada Gambar 3-15
menunjukkan  bahwa  daerah  separasi alirannya  lebih  kecil  daripada  kontur pada  Gambar  3-13.  Hal  tersebut dikarenakan  difuser  pada  Gambar  3-15 lebih  pendek  sehingga  efek  separasi alirannya tidak terlalu menyebar.

## 3.3.5 Kontur  kecepatan  pada  difuser modifikasi dengan L = 1 m
Kontur  yang  terakhir  adalah kontur kecepatan pada difuser modifikasi dengan  L  =  1  m.  Kontur  tersebut disajikan  dalam  Gambar  3-16  dan Gambar 3-17 yang mana masing– masing untuk sudut angin 0 dan 60 derajat.
Kontur  pada  Gambar  3-16  serupa dengan  kontur  pada  Gambar  3-14.  Hal tersebut  dikarenakan  kedua  difuser hanya berbeda panjang saja.
Kontur pada Gambar 3-17
menunjukkan  tidak  adanya  separasi aliran  di  sekitar inlet difuser.  Separasi aliran  justru  terlihat  jelas  pada  dinding bagian bawah exit difuser.
Gambar 3-16: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  1 m pada α = 0 0
Gambar 3-17: Kontur  kecepatan  (m/det)  dalam difuser  modifikasi  dengan  L  =  1 m pada α = 60 0
4  KESIMPULAN
 Hasil  simulasi  dalam  penelitian  ini menunjukkan  bahwa  modifikasi inlet
difuser
menghasilkan distribusi
kecepatan  di exit sedikit  lebih  baik, dengan  kenaikan  sebesar  1,4%.  Besar- nya  sudut  angin  juga  mempengaruhi distribusi  kecepatan  di exit .  Semakin besar  sudut  angin,  maka  distribusi kecepatan  di exit menjadi  semakin kecil, pada sudut angin 60 0 , dari sudut angin  0 0 terjadi  penurunan  sebesar 2,95%,  hal  ini  dikarenakan  terjadinya separasi.
 Hasil  simulasi  juga  menunjukkan bahwa  panjang  difuser  dapat  mem- pengaruhi  distribusi  kecepatan  di exit .
Pada  panjang  diffuser  1  m  terjadi penurunan kecepatan di exit maksimun sebesar  4,6  %,  sehingga  panjang  ideal yang disarankan adalah 2 m.

## DAFTAR RUJUKAN
Anderson, John D., 1985. Fundamentals of  Aerodynamics ,  Mc.  Grawhill company, Singapore.
K. M. Foreman, 1980, Preliminary Design and  Economic  Investigation  of
Diffuser  Augmented  Wind  Turbine (DAWT),  Research  Department, Grumman  Aerospace  Corporation, Bethpage, New York.
Manual FLUENT.
Manual GAMBIT
Michael  Moeller  Jr  dan  Kenneth  Visser,
2008. Analysis of Diffuser Augmented Wind Turbine , Department  of  Mechanical  and Aeronautical Engineering, Clarkson University.
Sulistyo  Atmadi  dan  Ahmad  Jamaludin Fitroh,  2011. Perhitungan  dan Analisis  Losses,  Diameter  Efektif Rotor,  dan  Penyerapan  Daya  dan Energi Pada Difuser Augmented Wind Turbine  (DAWT) ,  Jurnal  Teknologi Dirgantara edisi Desember, LAPAN. Sulistyo  Atmadi  dan  Ahmad  Jamaludin Fitroh, 2011. Simulasi Penggunaan Difuser  Pada  Turbin  Angin  Sumbu Horisontal  Untuk  Kenaikan  Daya , Jurnal  Teknologi  Dirgantara  edisi Juni, LAPAN.