Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats

## Analisis pengaruh bentuk model breakwater-integrated Oscillating Water Column
E.P. Bangun * , T. Murniza
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan Koresponden*, Email: emma.patricia@usu.ac.id
Info Artikel Abstract
Diajukan                 03 April 2024
Diperbaiki              08 Juni 2024 Disetujui                 01 Juli 2024 Keywords: owc, cfd, waves2foam, l-owc, u- owc.
Oscillating water column is a wave energy converter that utilizes the upward and downward motion  of  the  water  column  due  to  dynamic  wave  loading.  There  are  two  types  of  models considered  in  this  study,  namely  conventional  shape  (L-OWC)  and  U-OWC.  Numerical simulations of both OWC models employed Computational Fluid Dynamics and OpenFOAM solver.  Comparisons  between  theoretical  free-surface  elevations  and  numerical  wave  tank based on the solver have proven the validity of the numerical model. This study has found that the L-OWC model has better performance in respect of RAO and hydrodynamic efficiency. Interestingly,  the  shape  of  water  column  has  insignificant  influence  on  the  reflection coefficient under resonant condition. Numerical simulations of both OWC models operating at the Belawan shore have also been undertaken and indicated similar results. The L-OWC model has a higher hydrodynamic efficiency as much as 81.97% while the U-OWC obtains 10.8%.
Kata kunci: owc, cfd, waves2foam, l-owc, u-owc.

## Abstrak
Oscillating Water  Column adalah  jenis konverter energi  gelombang yang memanfaatkan gerakan naik turun kolom air internalnya akibat beban dinamik gelombang laut. Ada dua jenis  model  yang  dibahas  dalam  studi  ini,  yaitu  bentuk  konvensional  (L-OWC)  dan  U- OWC. Simulasi numerik untuk kedua model OWC tersebut menggunakan Computational Fluid  Dynamics dan  OpenFOAM solver .  Perbandingan  hasil  elevasi  muka  air  teoritis dengan  tangki  gelombang  numerik  melalui solver tersebut  membuktikan  validitas pemodelan numeriknya. Studi ini menemukan bahwa model L-OWC memiliki performa yang lebih baik dari segi nilai RAO dan efisiensi hidrodinamisnya. Namun, bentuk kolom air  tidak  terlalu  mempengaruhi  koefisien  refleksi  dalam  kondisi  resonansi.  Simulasi numerik kedua model OWC untuk kondisi perairan laut Belawan juga telah dilakukan dan mengindikasikan hal yang sama. L-OWC memperoleh nilai efisiensi hidrodinamik sebesar 81,97% sedangkan U-OWC bernilai 10,8%.

## 1. Pendahuluan
Sejumlah prototipe Wave Energy Converter (WEC) telah dipatenkan  dan  dikembangkan  untuk  mengungkap  potensi masa depan pembangkit listrik tenaga gelombang. Perangkat WEC  dapat  diklasifikasikan  berdasarkan  prinsip  pengope- rasiannya  dalam  mengubah  energi  gelombang  menjadi listrik, yaitu: Oscillating Water Column (OWC), Oscillating Bodies dan Overtopping [1]. Tiga klasifikasi WEC tersebut dikelompokkan  berdasarkan  perbedaan  prinsip  kerja  serta tipe interaksi antara alat konversi dan ombak laut. Dari sekian banyak  inovasi  perangkat  WEC,  OWC  adalah  tipe  WEC yang  paling  berkembang  karena  telah  dibangun  di  laut terbuka dan  terbukti  dapat  menghasilkan  energi  listrik  dari energi gelombang [2]. OWC merupakan sebuah WEC yang memiliki  struktur  berongga  terbuka  pada  bagian  bawahnya serta  terendam  dengan  kedalaman  tertentu  dari  permukaan air.  Mekanisme  kerja  OWC  adalah  memampatkan  dan merenggangkan  aliran  udara  di  atas  ruang  kolom  air  yang terperangkap  di  dalam  struktur  dan  yang  berosilasi  oleh
karena  adanya  variasi  pergerakan  gelombang  laut.  Perge- rakan  aliran  udara  menyebabkan  pergerakan  turbin  hingga menghasilkan energi listrik melalui generator listrik.
Dilihat dari segi bentuk kolom airnya, terdapat dua tipe model  OWC  yang  dapat  diimplementasikan  pada  perairan dekat garis pesisir pantai, yakni yang memiliki kolom air ber- bentuk konvensional (disebut juga L-OWC) atau menyerupai U  (U-OWC)  [3].  Model  WEC  yang  terakhir  ini  memiliki kolom  air  internal  dan  eksternal.  Dalam  studi  literatur  dan penelitian  sebelumnya,  terdapat  pengaruh  perbedaan  signi- fikan terhadap peforma perangkat di dua tipe OWC tersebut. Model  U-OWC  dianggap  lebih  efisien  apabila  beroperasi dengan  gelombang  laut  dan  angin  yang  besar  [4].  Bahkan, Boccotti  [4]  juga  menyatakan  bahwa  bukaan  dari  U-OWC yang lebih dekat terhadap permukaan air bila dibandingkan dengan  bukaan  L-OWC  menyebabkan  U-OWC  memiliki kinerja  yang  lebih  baik  untuk  kondisi  dengan  rentang frekuensi gelombang yang luas.
Model  U-OWC  telah  dibangun  di  pelabuhan  Civita- vecchia  yang  berada  di  Roma,  Itali  [5].  OWC  ini  didesain memiliki  dual  fungsi,  yaitu  sebagai  WEC  dan  breakwater, agar  biaya  investasi  sehubungan  dengan  konstruksi  dapat dimanfaatkan  secara  optimal.  Berdasarkan  data  dari  300 rekaman,  Arena  dkk.  [5]  sendiri  mencatat  bahwa  U-OWC tersebut dapat menyerap rata-rata 66% energi gelombang dan menghasilkan sekitar 5,7 kW/m energi listrik.
Sehubungan  dengan  upaya  memahami  kinerja  dari sebuah OWC, beberapa penelitian terdahulu telah mengem- bangkan tangki gelombang numerik ( numerical wave tank ) untuk mensimulasikan perilaku gelombang serta interaksinya dengan konverter energi gelombang [6-8]. Pemodelan nume- rik diyakini sebagai metode yang ampuh untuk memprediksi dan memvisualisasikan perilaku dinamis dari sistem dengan memecahkan  persamaan-persamaan  pengatur  secara  diskrit atau numerik. Dari sekian opsi pemodelan numerik, Compu- tational Fluid Dynamics (CFD) adalah suatu pemodelan yang memecahkan persamaan  Navier-Stokes  untuk  memprediksi kecepatan, tekanan serta elevasi muka air pada fluida nyata (fluida viskos, tak mampu mampat serta dapat berotasi). Ada dua hal yang dapat dipandang sebagai kelebihan pemodelan ini.  Pertama,  CFD  menerapkan  metode  volume  hingga dengan  sistem collocated  grid dan boundary-fitted  mesh sehingga  dapat  digunakan  untuk  mempelajari  perilaku dinamika fluida yang melewati struktur laut dengan bentuk kompleks sekalipun [7-10]. Selain itu, CFD dapat diimple- mentasikan  dengan volume  of  fluid untuk  memprediksi gerakan permukaan air baik yang kecil (linear) maupun yang ekstrim  (tak  linear)  seperti  pada  gelombang  pecah.  Hal  ini tentunya  memberikan  gambaran  visual  akurat  terhadap interaksi  gelombang  laut  dengan  struktur  OWC  dengan berbagai kondisi parameter gelombang.
Vyzikas dkk. [3] sebelumnya telah meneliti performa U- OWC  dan  L-OWC  dengan  menggunakan  percobaan  fisik. Namun,  penelitian  lanjutan  disarankan  untuk  memahami lebih  detail  pengaruh  bentuk kolom  air  dari  struktur  OWC terhadap performa dan elevasi muka air di sekitarnya. Tujuan penelitian  sekarang  adalah  menganalisa  hal  ini  melalui pemodelan  CFD.  Selain  itu,  studi  ini  juga  bertujuan  untuk menginvestigasi  potensi  implementasi  kedua  model  OWC tersebut  pada  perairan  laut  Belawan  sehingga  dapat mengetahui  bentuk  OWC  yang  tepat  untuk  diaplikasikan. Dalam  hal  ini,  data  karakteristik  gelombang  diperoleh  dari situs Copernicus. Untuk mencapai tujuan tersebut, penelitian ini  memanfaatkan  waves2Foam  [11],  yaitu  sebuah  CFD solver turunan  dari  OpenFOAM  yang  berbasis  metode volume hingga sekaligus bersifat open source .
2. Metode 2.1 Persamaan Pengatur
Persoalan  pemodelan  interaksi  gelombang  dengan  U- OWC dan L-OWC dilakukan dalam sistem dua dimensi. Hal ini  dibenarkan  mengingat  penampang  melintang  kolom airnya yang berbentuk persegi panjang dan dimensinya yang memiliki arah tegak lurus  terhadap  arah gelombang datang diketahui  jauh  melebihi  dimensinya  yang  lain.  Persamaan pengaturnya, yaitu Persamaan Navier-Stokes, diekspresikan ke dalam Persamaan (1)-(3).
+ ( ) + ( ) = 0 (1)
+ 𝑢 + 𝑤 =   − + 𝑣∇ 𝑢 (2) + 𝑢 + 𝑤 =   − + 𝑣∇ 𝑢 + 𝑔 (3)
di mana t adalah waktu sesaat, 𝑣 adalah viskositas kinematik, 𝜌 masa  jenis  air  dan g adalah  percepatan  gravitasi.  Dalam pemodelan  ini,  sistem  koordinat  kartesius 𝑥, 𝑧 diterapkan dengan z positif berlawanan arah dengan arah gaya gravitasi dan z =0 berada tepat di muka air diam, sedangkan u dan w masing-masing  adalah  komponen  kecepatan  dalam  arah sumbu x dan z .
Untuk  memprediksi  gerak  permukaan  air,  metode berdasarkan volume  of  fluid [12] diterapkan.  Metode  ini menggunakan  satu  variabel  tambahan,  yaitu  indikator  fase,  ,  yang  merepresentasikan  persentase  air  di  dalam  satu control volume (CV) dan bernilai 𝛼 = 1 apabila sepenuhnya diisi  oleh  air  atau  diantara 0 < 𝛼 < 1 jika  berada  di permukaan  air.  Persamaan  (4)  meyatakan  transportasi  dari variabel 𝛼 untuk memprediksi gerak muka air.
+ 𝛼∇ ∙ 𝑢 + ∇ ∙ 𝑢 𝛼(1 − 𝛼) =  0 (4) di mana u r adalah yang dinamakan compression velocity dan diperlukan untuk memperoleh permukaan bebas yang tajam.
OpenFOAM®  ditulis  dalam  bahasa  pemrograman  C++ yang memungkinkan pembuatan aplikasi yang terbagi dalam dua  kategori,  yaitu Solvers ,  yang  dirancang  untuk memecahkan masalah tertentu dan Utilities , yang berfungsi untuk  melakukan  tugas-tugas  yang  melibatkan  pembuatan mesh dan  manipulasi  data.  Paket  OpenFOAM®  biasanya dikompilasi dalam sistem operasi Linux. Dalam penelitian ini digunakan  OpenFOAM®  v.3  yang  dipasang  pada  sistem UBUNTU  14.04LTS  64  bit.  Komputer  yang  digunakan memiliki  prosesor  Intel®  Core™  i3-8130U  CPU  @  2.20 GHz × 4 core dengan RAM 4GB. Terdapat dua jenis solver pada  OpenFOAM  untuk  penyelesaian  persoalan  yang melibatkan berbagai fase ( multiphase problem ), yaitu inter- Foam yang diterapkan bagi mesh statis dan interDyMFoam untuk  yang  dinamis.  Kedua solver ini  menggunakan
algoritma  PIMPLE,  yang  merupakan  kombi-nasi  dari algoritma  PISO  ( Pressure  Implicit  with  Splitting  of Operator )  [13]  dan  SIMPLE  ( Semi-Implisit  Method  for Pressure-Linked  Equations )  [14]  untuk  memastikan  lapa- ngan  kecepatan  yang  diprediksi  dari  persamaan  konservasi momentum mematuhi persamaan kontinuitas. Algoritma ini tepat  digunakan  pada transient  problem yang  bergantung pada  waktu.  Oleh  karena  fokus  penelitian  kali  ini  adalah memodelkan  U-OWC  dan  L-OWC  yang  pada  dasarnya memiliki struktur yang dipasang statis di atas dasar perairan, interFoam  dan  PIMPLE  diterapkan  untuk  memprediksi elevasi muka air dari waktu ke waktu.

## 2.2 Numerical Wave Tank
Numerical  Wave  Tank (NWT)  merupakan  penyeder- hanaan  situasi  dari  gelombang  laut  nyata  yang  dibuat berbentuk  tangki  di  mana  di  dalamnya  perambatan  gelom- bang akan disimulasikan. Gambar 1 menunjukkan domain komputasi dari sebuah NWT yang dibatasi oleh inlet , outlet , atmosphere , bottom dan frontBack .  Gelombang  menjalar masuk melewati batas inlet dan keluar melewati batas outlet . Jika  batas  atas  NWT  yaitu atmosphere dibuat  menyerupai udara bebas, batas bawah bottom didefenisikan sebagai batas solid yang tak permeabel. Batas depan dan belakang NWT yaitu frontBack dibuat  melingkupi  satu control  volume karena  pemodelan  dilakukan  dalam  dua  dimensi.  Lebar NWT, w ,  ditetapkan  sebesar  0,1  m.  Dalam  memodelkan gelombang  datang,  waves2Foam  berfungsi  untuk menetap- kan kondisi batas dari variabel u , w dan 𝛼 pada inlet berda- sarkan  teori  gelombang  yang dipilih. Dengan memasukkan data  tinggi  gelombang, H ,  periode  gelombang, T ,  dan kedalaman  perairan, h ,  model  dari  NWT  dibuat  memiliki panjang  sebesar  4,0-5,5 λ ,  di  mana λ adalah  panjang gelombang  berdasarkan  persamaan  dispersi  [15].  Untuk mengurangi  efek  refleksi  gelombang  akibat  pantulan gelombang baik pada inlet dan outlet , waveRelaxation zone ditetapkan dengan dimensi panjangnya sebesar 1,5 λ di dekat inlet dan λ sebelum outlet .  Penetapan  ini  sejalan  dengan Bangun  [8]  dan  Jacobsen  dkk.  [16]  untuk  mencapai persentase refleksi gelombang kurang dari 1%.
Gambar 1. Skema NWT dengan kondisi batas

## 2.3. Ukuran mesh dan jenis kondisi batas
Dalam  menganalisis  pergerakan  gelombang  laut berdasarkan Stokes’ first order wave theory atau dikenal juga sebagai  teori  gelombang  linear  [15],  elevasi  muka  air sewaktu-waktu, 𝜂 , dinyatakan ke dalam Persamaan (5).
𝜂 (𝑥, 𝑡) = 𝐴  sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) (5)
Menurut Stokes’  second  order  wave  theory [15]  untuk pergerakan gelombang tak linier, 𝜂 mengikuti Persamaan (6).
η (𝑥, 𝑡) = 𝐴  sin(𝑘𝑥 −  𝜔𝑡) − cos 2 (𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) (6) di  mana A adalah  amplitudo  gelombang  didefenisikan sebagai H /2,  sedangkan k dan 𝜔 masing-masing  adalah bilangan gelombang dan frekuensi sudut yang diekspresikan sebagai 2𝜋/𝑇 .  Validitas  dari  suatu  teori  gelombang  untuk setiap kondisi parameter gelombang dapat dievaluasi dengan grafik Le Méhauté [17].
Untuk memastikan bahwa pemodelan yang dibuat sudah benar, maka dilakukan beberapa kali uji coba NWT dengan mesh yang berbeda. Mesh dibagi ke dalam tingkat dua kali lipat  demi  memastikan  nilai mesh yang  dipakai  semakin mendekati  hasil  konvergen.  Adapun mesh dengan  jenis hexahedral digunakan  dalam  pemodelan  ini  memiliki keunggulan  efisiensi  jumlah cell ,  namun  kelemahan utamanya  terdapat  pada  kesulitan  dalam  membentuk geometri yang rumit.
Dalam  pemodelan  ini  dibuat  menjadi  tiga  macam tingkatan mesh dengan  ukuran mesh yang  berbeda,  yaitu mesh dengan ukuran coarse , medium , dan fine . Ukuran dari elemen mesh mempengaruhi  jumlah  elemen mesh yang terbentuk.  Semakin  kecil  elemen  yang  terbentuk,  semakin banyak jumlah elemeh mesh . Pembagian ukuran horisontal, ∆x ,  dan  vertikal, ∆z, dari  CV  pada mesh di  daerah  dekat permukaan  bebas  dapat  dilihat  pada Tabel  1 .  Pembuatan mesh dengan  ukuran  medium  dan  fine  dilakukan  dengan melakukan local  refinement pada  area  di  dekat  permukaan bebas. Gambar  2 menunjukkan  contoh refinement pada ukuran  medium,  di  mana  daerah  berwarna  merah  dengan alpha.water atau  bernilai 1 mengindikasikan air, sedang- kan biru menandakan udara.
Tabel 1. Ukuran vertikal dan horizontal dari CV
Dimensi mesh Coarse mesh  Medium Mesh  Fine mesh ∆z H /4 H /8 H /16 ∆x λ /120 λ /240 λ /480
Tingkat konvergensi semakin baik dengan meningkatnya kepadatan mesh . Namun, perhitungan komputasi akan lebih lama  karena  meningkatnya  jumlah  CV.  Selain  itu,  untuk mengurangi  disipasi  numerik, ratio antar ukuran horizontal
dan vertikal dari satu CV pada permukaan bebas diupayakan berkisar di antara 1 ≤ ∆x / ∆z ≤ 2 [8, 9].
Di dalam OpenFOAM terdapat mesh generator sederhana yaitu blockMeshDict yang didefenisikan di dalam direktori system . Domain didefinisikan menggunakan blok yang lokasi verteksnya dijabarkan di dalam file tersebut.
Setelah pembuatan mesh selesai, pengaturan kondisi batas harus  dilakukan  mengikuti  persamaan  pengatur  yang  telah diatur oleh software. Jenis-jenis boundary condition adalah: 1. FixedValue (FV)  apabila  nilai  variabel  diketahui/- ditetapkan,
2. ZeroGradient (ZG)  di  mana  gradient  (kemiringan) variabel terhadap spasi ditetapkan sebesar nol,
3. TotalPressure (TP)  jika  nilai  tekanan  diketahui/- ditetapkan,
4. Empty (E)  yang  digunakan  untuk  pemodelan  dua dimensi dan
5. noSlip untuk  menetapkan  bahwa  kecepatan  tangential sebesar 0 pada boundary wall atau dinding. Tabel  2 menyatakan  jenis  kondisi  batas  untuk  setiap variabel yang berlaku pada masing-masing batas yang telah dinamakan sebelumnya pada Gambar 1 . Pada atmosphere , pressure ditetapkan sebesar tekanan atmosfir.
Tabel 2. Jenis Kondisi Batas Yang Berlaku Variabel inlet  outlet  atm.  bottom  frontBack u , w FV FV ZG FV E α ZG ZG ZG ZG E p ZG ZG TP ZG E
Gambar  2 Contoh  mesh  dengan  local refinement pada ukuran medium di dalam NWT

## 2.3 Jenis Kasus
Computational domain untuk penelitian ini mengambil dari desain dan parameter yang digunakan dalam penelitian Vyzikas dkk. [3]. Tabel 3 menunjukkan parameter tinggi, H , dan frekuensi gelombang regular, f , yang diterapkan dalam mensimulasikan  NWT.  Simulasi  dilakukan  mulai  dari initially still water condition , yaitu ketika muka air di awal
tenang  dan  tidak  tergangggu  sampai  NWT  mencapai fully developed  wave  condition ,  yaitu  kondisi  terbentuknya gelombang  yang  stabil  di  sepanjang  arah  propagasi gelombang.
Tabel 3. Parameter Tinggi dan Frekuensi Gelombang
H (m) f (Hz) 0,122 0,570 0,096 0,510 0,088 0,465 0,159 0.385
Selain  pemodelan  NWT,  penelitian  sekarang  bertujuan menganalisa pengaruh bentuk kolom air dari OWC. Terdapat dua tipe model yang menjadi objek penelitian kali ini, yaitu L-OWC dan U-OWC. Dengan merujuk kepada Vyzikas dkk. [3],  desain  dari  pemodelan  tangki  telah  ditentukan dimensinya.  Berbeda pada  pemodelan  NWT  tanpa  struktur OWC,  pemodelan  U-OWC  dan  L-OWC  di  dalam  NWT menggunakan  strategi initial  wave  condition dalam  file bernama  waveProperties.input.  Kondisi  ini  menyatakan bahwa  gelombang  sudah  mencapai fully  developed  wave condition di  dalam  NWT  sehingga  tidak  perlu  menunggu waktu  yang  lama  agar  respons  kolom  air  di  dalam  OWC terhadap  gelombang  mencapai steady  state .  Selain  itu, sebuah patch yang diberi nama square didefenisikan untuk menyatakan keberadaan struktur OWC yang berupa dinding solid  (lihat Gambar  3 ).  Dalam  hal  ini,  kondisi  batas  pada square identik  dengan  pada bottom .  Adapun  dimensi  pada struktur  U-OWC  telah  disajikan  pada Tabel  4 .  Kedalaman air, h , ditetapkan sebesar 0,75 m.
Gambar 3. Skematis struktur U-OWC di NWT
Sedangkan  untuk  model  L-OWC, Gambar  4 menunjukkan  skematisnya  di  dalam  NWT  dan Tabel  5 mendeskripsikan ukurannya. Adapun dimensi ukuran kolom air  pada  struktur  L-OWC  masih  menggunakan  dimensi
ukuran yang diterapkan pada struktur kolom U-OWC tetapi tidak memiliki dinding depan.
Tabel 4. Ukuran Geometri U-OWC Dalam Satuan Meter Or 0,015 Tw 0,024 b1 0,143 b2 0,285 W1 0,268 W2 0,286 W3 0,494 hd 0,75
Gambar 4. Skematis struktur L-OWC di NWT
Tabel 5 Ukuran Geometri L-OWC Dalam Satuan Meter
Or 0,015 Tw 0,024 b2 0,285 W1 0,268 W2 0,286 W3 0,494 hd 0,75
Konfigurasi  mesh  untuk  model  U-OWC  dan  L-OWC ditunjukkan  masing-masing  pada Gambar  5(a) dan (b) . Local refinement diterapkan untuk daerah di struktur OWC dan  permukaan  air.  Hal  ini  bertujuan  untuk  mendapatkan hasil simulasi yang baik dari elevasi muka air internal baik di dalam dan di luar OWC.
Di  dalam  pemodelan  numerik,  pengambilan  sampel permukaan  untuk  mengukur  tinggi  gelombang  atau  elevasi muka  air  pada  waves2Foam  menggunakan utility yang disebut surfaceWaveField. Utility ini berfungsi sebagai wave gauge (WG) dan ditempatkan di sepanjang aliran gelombang untuk mendapatkan deret waktu dari perubahan elevasi muka air  di  permukaan  bebas.  Semua  WG  harus  didefinsikan  di
dalam  domain  komputasi,  karena  komputasi  akan  terhenti tanpa penjelasan apa pun jika satu atau beberapa WG berada di luar domain komputasi. Gambar 6 menunjukkan contoh penempatan WG 129, WG 142 dan WG 155 untuk mengukur elevasi  muka  air  di  dalam  tangki.  Jarak  antar  tiap  WG ditetapkan  sebesar  1/4 λ .  Jarak  antara  inlet  dan  WG129 ditetapkan sebesar 4 λ .
Gambar 5. Konfigurasi mesh di sekitar (a) U-OWC dan ( b) L-OWC
Gambar 6. Skema NWT dan penempatan WG
3 Hasil dan Pembahasan
3.1. Convergence study
Untuk memastikan validitas pemodelan yang dibuat dan ukuran CV yang tepat dalam pemodelan, studi konvergensi perlu dilakukan. Gambar 7 menunjukkan elevasi muka air, 𝜂 , di dalam NWT pada WG 129 dari waktu ke waktu dengan menggunakan coarse  mesh (selanjutnya  disebut  grid  1), medium mesh (grid 2), dan fine mesh (grid 3) ketika tinggi gelombang, H ,  dan  frekuensinya, f ,  masing-masing ditetapkan  sebesar  0,088  m  dan  0,465  Hz  di  batas inlet . Gambar 7(a) menunjukkan bahwa amplitudo elevasi muka air mulai stabil dari waktu t = 5 T karena amplitudo ini relatif konstan  dari  waktu  ke  waktu.  Hal  ini  berarti  tidak  ada kontaminasi akibat refleksi gelombang dan mengindikasikan
(a) (b)
E.P. Bangun dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 22, Nomor 3, Agustus 2024 (273-284) 278
bahwa waveRelaxation  zone telah  berfungsi  dengan  baik dalam  meredam  pantulan  akibat  batasan  dalam  panjang domain NWT. Selanjutnya, karena hasil simulasi mulai dari grid 1 terlihat semakin mendekati hasil pada grid 3, terutama pada wave  trough (elevasi  minimum),  simulasi  dapat dikatakan  menuju  kondisi  konvergen.  Agar  menghemat waktu  simulasi,  grid  2  ( ∆z = H /8  dan ∆x = λ /120)  akan digunakan untuk melakukan simulasi selanjutnya.
Gambar  7. (a)  Elevasi  muka  air  dengan  menggunakan berbagai mesh dan (b) Tampak dekat hasil simulasi
Gambar  8(a) membuktikan  bahwa  simulasi  yang dijalankan sudah diproses dengan benar. Hal ini terlihat dari perbedaan  fase  elevasi  pada  WG  129,  142  dan  155. Sebelumnya  telah  dijelaskan  bahwa  jarak  antar  tiap  WG adalah 1/4λ dan WG 129 berada paling kiri dari ketiganya. Info  ini  mengindikasikan  bahwa:  (i)  perbedaan  fase  antara WG  129  dan  142  adalah  π/2,  yang  artinya  ketika  elevasi maksimum (atau minimum) pada WG 129, elevasi di lokasi WG 142 berada pada z =0, dan (ii) perbedaan fase antara WG 129 dan 155 adalah π, yang berarti elevasi maksimum terjadi di  WG  129  ketika  elevasi  minimum  di  WG  155  atau sebaliknya. Gambar  8(a) membuktikan  bahwa  fase gelombang dapat diprediksi dengan akurat.
Selanjutnya,  perbandingan  hasil  analitik  berdasarkan Stokes’ second order wave theory (ST2 theory) dengan hasil simulasi numerik di mana kondisi inletnya juga didefenisikan dengan  teori  gelombang  yang  sama  ditunjukkan  pada Gambar 8(b) . Hasilnya menunjukkan fase gelombang tidak jauh  berbeda  meskipun  terdapat  perbedaan  amplitudo elevasinya.  Berdasarkan  Persamaan  (7),  persentase  perbe- daan  antara  hasil  teorities  dengan  numerik  adalah  sebesar 7,7%.  Bahkan,  konsistensi  nilai  amplitudo  elevasi  di sepanjang  NWT  pada  suatu  waktu  dengan fully  developed
wave  condition terlihat  dari Gambar  8(c) .  Hal  ini menunjukkan  bahwa  pengaruh  disipasi  numerik  akibat spurious air velocity pada elevasi muka air dapat diabaikan.
𝐸𝑟𝑟 =
𝑥 100% (7)
Gambar  8. (a)  Perbandingan  elevasi  diprediksi  pada  WG yang  berbeda,  (b)  Perbandingan  hasil  numerik  dengan analitik berdasarkan ST2 theory sebagai fungsi waktu, t , dan (c) sebagai fungsi spasi, x , di sepanjang NWT untuk kondisi gelombang dengan H =0.088 m dan f = 0,465 Hz
Hasil  numerik  dan  analitik  untuk  kondisi  gelombang  lain dalam  Tabel  3,  yaitu H =0,159  m  dan f =  0,385  Hz,  juga dilakukan.  Berdasarkan  grafik  Le  Méhauté  [17],  validitas teori gelombang berada di dekat perbatasan Stokes’ second order (ST2  theory)  dan Streamfunction  wave  theory (SF theory).  Hasil  numerik  dengan  defenisi  SF  theory  di  batas inlet  serta  perbandingannya  dengan  analitik  berdasarkan kedua teori gelombang tersebut ditunjukkan pada Gambar 9(a) .  Hasilnya  menunjukkan  kesesuaian  yang  baik,  dengan penyimpangan  terbesar  adalah  antara  perbandingan  hasil numerik  dengan  ST2  theory  sebesar  6%.  Konsistensi amplitude dan fase elevasi juga terlihat pada Gambar 9(b) yang sekaligus membuktikan kecilnya efek disipasi numerik pada permukaan bebas.
3.1. Pemodelan OWC dan pengaruh bentuk kolom
Konversi  energi  tekanan  udara  di  ruang  OWC  menjadi listrik  dilakukan  dengan  mekanisme power-take-off (PTO),
(a) (b) (b) (c) (a)
yang  dalam  kasus  OWC  biasanya  berupa  turbin.  Karena mempunyai tingkat kerumitan yang tinggi apabila turbin ikut serta  dimodelkan  di  dalam  NWT,  maka  mekanisme  PTO disimulasikan  melalui  penggunaan orifice pada  dinding  di atas  muka  air  kolom  [7,8,18].  Ketika  kolom  air  berosilasi maka sebagian energi hilang akibat vortex dan sebagiannya lagi  diserap  oleh  OWC  karena  dikonversi  menjadi  energi listrik.  Proses  penyerapan  energi  ini  dimodelkan  sebagai energi  udara  yang  diredam  ketika  udara  melewati orifice tersebut.  Ukuran orifice menentukan  besarnya  redaman. Dalam penelitian ini, ukuran panjangnya ditetapkan sebesar 1,5 cm  dengan lebarnya sama dengan lebar NWT. Dengan demikian,  persentase  luas orifice terhadap  luas  penampang kolom  air  adalah  sebesar  5,24%.  Waktu  komputasi  yang dibutuhkan  untuk  menyelesaikan  simulasi  selama  4-7 periode  gelombang  tergantung  untuk  satu  kasus  dengan menggunakan  spesifikasi  komputer  memori  RAM  4  GB dengan 4 jumlah processor adalah sekitar 2-3 hari. Penelitian ini  menggunakan  fasilitas  komputer  yang  tersedia  di laboratorium Komputasi Teknik Sipil USU.
Gambar 9. (a) Perbandingan hasil numerik dengan analitik berdasarkan ST2 theory dan SF theory sebagai fungsi waktu, t , dan (b) sebagai fungsi spasi, x , di sepanjang NWT untuk kondisi gelombang dengan H =0,159 m dan f = 0,385 Hz
Selanjutnya  adalah  penetapan  titik  tinjau  (lokasi  WG) untuk elevasi muka air di dalam U-OWC yang dapat dilihat pada Gambar 10 . WG5 mengacu kepada kolom air internal dan WG4 kolom air eksternal. Istilah yang sama dan lokasi yang  sama  juga  berlaku  untuk  investigasi  pada  L-OWC. Namun,  istilah  kolom  air  eksternal  pada  L-OWC  mengacu pada posisi di dekat bagian depan dinding struktur OWC.
Gambar 10. Lokasi tinjauan WG
Gambar 11 menunjukkan perbedaan fase antara elevasi muka air pada kolom air internal (WG 5) dan eksternal (WG 4) dari U-OWC dari berbagai kondisi parameter gelombang berdasarkan Tabel 3 sebelumnya. Sebagai contoh, ketika frekuensi  sebesar f =0,57  Hz,  beda  fase  bernilai  sekitar  π. Seiring  dengan  berkurangnya  nilai  frekuensi,  beda  fase berkisar π/2 pada f =0.39 Hz. Perlu dicatat bahwa ketika beda fase  kedua  elevasi  mencapai  π/2,  kolom  air  internal mengalami kondisi resonansi, yaitu suatu kondisi di mana terjadi osilasi yang signifikan yang sebenarnya diinginkan terjadi  untuk  mencapai  performa  konversi  energi  yang tinggi.  Pada  kasus  L-OWC,  kondisi  resonansi  tercapai ketika f =0,47 Hz, sedikit lebih tinggi dari kasus sebelumnya pada U-OWC (lihat Gambar 12 ). Ketika f =0,39 Hz, beda fase hampir mendekati 0, yang artinya kolom air di dalam L-OWC sefase (atau seirama) dengan muka air yang ada di depannya.
(a) (b) (a) (b) )
Gambar 11 . Elevasi muka air di kolom air internal (WG5) dan  eksternal  (WG4)  dari  U-OWC  ketika  frekuensi gelombang, f , sebesar: (a) 0,57 Hz, (b) 0,51 Hz, (c) 0,47 Hz dan (d) 0,39 Hz
Gambar 12 . Elevasi muka air di kolom air (WG5) dari L- OWC ketika frekuensi gelombang, f , sebesar: (a) 0,57 Hz, (b) 0,51 Hz, (c) 0,47 Hz dan (c) 0,39 Hz
Perbedaan  fenomena  dari  kedua  model  OWC  tersebut dapat  dijelaskan  berdasarkan  Persamaan  (8),  yang  menya- takan secara garis besar frekuensi sudut alamiah OWC, ω n .
𝜔 = (8)
di mana L owc adalah panjang kolom air yang besarnya pada U-OWC  adalah  penjumlahan  panjang  kolom  air  internal, L WC , internal , dan panjang kolom air eksternal, L WC , eksternal .
𝐿𝑜𝑤𝑐 =   𝐿 , + 𝐿 , (9)
Perlu dicatat bahwa persamaan (8)-(9) tidaklah akurat dalam memprediksi  frekuensi  alamiah  OWC  oleh  karena terdapat faktor penentu lain, yaitu massa tambahan ( added mass ) yang dipengaruhi oleh redaman akibat vortex [9] dan PTO [3] serta luas  permukaan  kolom  air  [9].  Meskipun  demikian, tergambar  dari  persamaan  tersebut  bahwa  frekuensi  sudut alamiah pada U-OWC lebih kecil bila dibandingkan pada L- OWC. Berdasarkan pengertian ini dan hubungan dari ω =2π f dapat  dimengerti  mengapa  U-OWC  mengalami  kondisi resonansi  ketika frekuensi gelombang datang, f , lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai f pada kasus L-OWC.
3.2. Response  Amplitude  Operator dan  efisiensi hidrodinamik
Response  Amplitude  Operator ( RAO )  adalah  parameter yang mengindikasikan besar faktor amplifikasi akibat beban dinamik seperti gelombang pada kolom air internal dan dapat dinyatakan sebagai Persamaan (10):
𝑅𝐴𝑂 = (10)
Suatu  sistem  ketika  mengalami  kondisi  resonansi  maka nilai RAOnya akan maksimum.
Gambar 13 menunjukkan kurva RAO terhadap frekuensi gelombang untuk kedua model OWC. Terlihat bahwa RAO pada  U-OWC  menuju  nilai  maksimum  di  daerah  frekuensi lebih rendah bila dibandingkan pada L-OWC, yang mencapai nilai RAO maksimum  ketika  frekuensi  gelombang  bernilai f =0,47 Hz. Hal ini sejalan dengan pemahaman sebelumnya.
0 2 4 6 8 10 12 14 t/T -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 kolom air eksternal kolom air internal 0 2 4 6 8 10 12 t/T -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 kolom air eksternal kolom air internal 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 t/T -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 kolom air eksternal kolom air internal 0 2 4 6 8 10 12 14 16 t/T -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 kolom air eksternal kolom air internal 0 2 4 6 8 10 12 14 t/T -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 [ m ] kolom air eksternal kolom air internal 0 2 4 6 8 10 12 t/T -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 kolom air eksternal kolom air internal (c) (d) (a)
(b)
(c)
(d)
RAO memiliki  nilai  puncak  ketika  kolom  air  internal  me- ngalami  kondisi  resonansi,  yang  terjadi  ketika  frekuensi gelombang mendekati frekuensi alamiahnya dan terlihat dari perbedaan  fase  antara  elevasi  muka  air  pada  kolom  air internal  dan  di  depannya  yang  sebesar  π/2  (lihat  kembali Gambar 12(c) ).
Gambar 13 . Variasi RAO terhadap  frekuensi  gelombang yang terjadi pada U-OWC dan L-OWC
Mengikuti Kamath dan Elhanafi [6],[7], efisiensi hidrodina- mik dari sebuah OWC, 𝜀 , dapat dievaluasi dengan Persamaan (11).
𝜀 = . (11) di mana w adalah lebar OWC, dan P abs adalah daya yang diserap oleh OWC, sedangkan P inc daya gelombang datang yang masing-masing dapat diekspresikan sebagai Persamaan (12)-(14).
𝑃𝑎𝑏𝑠 =   ∫ 𝑝(𝑡)𝑣(𝑡)𝑆 𝑑𝑡 (12)
𝑃𝑖𝑛𝑐 =   𝑤𝜌𝑔𝐻 𝑐 (13)
𝑐 = ( 1 +
( ) ) (14)
Dalam  hal  ini, p ( t )  dan v ( t ) masing-masing  adalah  tekanan dan  kecepatan  udara  di  atas  kolom  air  internal, S c luas penampang kolom airnya, c g kecepatan grup gelombang dan k adalah bilangan gelombang. Tekanan udara dari waktu ke waktu, p ( t ), diambil dari hasil sampling utilility yang tersedia pada  OpenFOAM,  sedangkan  kecepatan  udara, v ( t ), dieva- luasi berdasarkan kecepatan perubahan elevasi muka air dari kolom  internal.  Hal  ini  berlaku  untuk  udara  yang  di- asumsikan  sebagai incompressible  fluid [6-8]  dan  dapat dijustifikasi karena skala dari OWC yang dimodelkan dalam studi ini kecil. Kompresibilitas udara menjadi faktor penting bila  analisa  dilakukan  pada ukuran/skala  OWC  yang  sebe- narnya ( full scale ). Gambar 14 menunjukkan efisiensi hidrodinamik, є , dari kedua model OWC sebagai fungsi dari frekuensi gelombang. Sejalan dengan kurva RAO , efisiensi hidrodinamik pada L-
OWC lebih superior untuk semua kondisi frekuensi gelom- bang,  yang  artinya  lebih  banyak  energi  gelombang  yang dapat  dikonversikan  menjadi  energi  listrik  pada  L-OWC. Efisiensi hidrodinamik maksimum yang diperoleh melalui L- OWC  adalah  55,48%.  Hal  ini  berarti  setengah  dari  energi gelombang  dapat  diserap  dan  dikonversi  menjadi  energi listrik.
Gambar 14 . Variasi  efisiensi  hidrodinamik,  є,  terhadap frekuensi gelombang yang terjadi pada U-OWC dan L-OWC
Bukaan  mulut  dari  kolom  air  eksternal  pada  U-OWC lebih  mendekati  permukaan  bebas  dibandingkan  bukaan mulut  pada  L-OWC  sehingga  diekspektasikan  terdapat konsentrasi  energi  yang  lebih  tinggi  yang  tersedia  pada  U- OWC.  Namun,  nilai RAO dan  efisiensi  hidrodinamis  pada model  U-OWC  justru  lebih  rendah  untuk  semua  kondisi frekuensi  gelombang.  Hal  ini  mungkin  berkaitan  dengan energi  yang  hilang  akibat  vortex  yang  terjadi  pada  kedua ujung struktur U-OWC yang terendam. Pada L-OWC, pem- bentukan vortex  hanya terjadi pada satu ujung strukturnya. Selain itu, ujung struktur dari U-OWC yang semakin dekat ke  permukaan  bebas  tentunya  semakin  mendukung  terjadi pembentukan  vortex  yang  lebih  signifikan  pada  struktur OWC  tersebut.  Hal  ini  dikarenakan  amplitudo  kecepatan fluida sebagai penggerak terbentuknya vortex semakin me- ningkat  ketika  berada  semakin  dekat  ke  permukaan  bebas akibat intensnya pengaruh gelombang.

## 3.3. Koefisien refleksi dan modulasi elevasi muka air
Selain  efisiensi  hidrodinamik,  sebuah  OWC  yang  diin- tegrasikan  ke  dalam  struktur  pemecah  gelombang  ( break- water ) dinilai kinerjanya berdasarkan koefisien refleksi, C r . Tentunya  yang  diinginkan  adalah  koefisien  refleksi  yang rendah agar  tidak terjadi limpasan air yang dapat melewati badan atas dari breakwater . Koefisien refleksi dari U-OWC dan L-OWC pada setiap frekuensi  gelombang dapat  dieva- luasi berdasarkan Persamaan (15).
𝐶 = (15)
E.P. Bangun dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 22, Nomor 3, Agustus 2024 (273-284) 282
di  mana H WG4 adalah  tinggi  elevasi  muka  air  yang  diukur pada WG4 di depan dinding OWC. Berdasarkan Gambar 11 dan 12 ,  kurva C r terhadap  frekuensi  gelombang  dievaluasi dan  hasilnya  dapat  dilihat  pada Gambar  15 .  Nilai C r dari kedua OWC terlihat menurun ketika kolom air internal dalam kondisi resonansi. Sebelumnya dari beda fase elevasi dike- tahui  bahwa  kondisi  resonansi  terjadi  pada  L-OWC  ketika frekuensi gelombang bernilai f =0.47 Hz dan terjadi pada U- OWC ketika f =0.39 Hz. Hasil nilai koefisien refleksi dalam kondisi  resonansi  pada  kedua  model  OWC  menunjukkan nilai  yang  tidak  terlalu  berbeda.  Dengan  demikian,  bentuk kolom air tidak terlalu mempengaruhi aspek resiko limpasan air  yang  dapat  melewati breakwater bila  diban-dingkan dengan pengaruhnya pada RAO dan efisiensi hidrodinamik. Penemuan  ini  sejalan  dengan  hasil  Boccotti  [4]  melalui percobaan fisik.
Gambar 15 . Variasi  koefisien  refleksi, C r ,  terhadap frekuensi gelombang yang terjadi pada U-OWC dan L-OWC
Interaksi  antara  gelombang  datang  ke  struktur  OWC  juga menyebabkan  munculnya  gelombang  tak  linear  dan  variasi modulasi  pada  elevasi  muka  air  eksternal. Gambar  16 menunjukkan elevasi muka air eksternal di WG 1, 2, dan 3 yang  berada  di  muka  OWC  ketika  frekuensi  gelombang sebesar f =0,48  Hz.  Perubahan  amplitudo  elevasi  muka  air tersebut  berbeda-beda  bergantung  pada  bentuk  kolom  air internal dan frekuensinya.
Gambar 16 . Elevasi  muka  air  eksternal  di berbagai  lokasi WG yang berada di depan: (a) U-OWC dan (b) L-OWC

## 3.4. Studi kasus Perairan Belawan
Data  parameter  gelombang  laut  Belawan  di  ambil  dari situs  web  Copernicus  untuk  mengevaluasi  potensi  OWC. Sebelumnya situs ini disebut sebagai Global Monitoring for Environment  and  Security (GMES)  dan  merupakan  kom- ponen pengamatan Bumi dari program Antariksa Uni Eropa yang  dikelola  oleh  Lembaga  Eropa.  Setelah  memasukkan letak  geografis  Belawan  yang  berada  pada  titik  longitude 98,694221E dan latitude 3,784303N, nilai periode dan tinggi gelombang  selama  tahun  2022  diperoleh  dan  ditampilkan pada Gambar 17 .
Gambar  17. Nilai  rata-rata  periode  dan  tinggi  gelombang Belawan
Dari  hasil  data  di  atas,  parameter  gelombang  rata-rata  di Belawan diperoleh sebagai berikut: (i) tinggi gelombang, H , sebesar 1,51 m, (ii) periode gelombang, T , adalah 7,26 s dan (iii) kedalaman perairan, h , di dekat lokasi pelabuhan sebesar 10 m. Dengan menetapkan skala sebesar 1: N s dan mengikuti Froude  number  scaling ,  parameter  gelombang  untuk pemodelan  OWC  dapat  dihitung  dengan  ketentuan  bahwa kedalaman  perairan  pada  model  bernilai h / N s ,  tinggi gelombang  dan  frekuensi  gelombang  yang  dimodelkan masing-masing sebesar H / N s dan 𝑇/ 𝑁 . Dalam penelitian ini, N s dipilih  sebesar  10  sehingga  parameter  gelombang, yaitu H =0,15  m, T =2,29  s  dan f =  0,44  Hz,  disimulasikan
(a)
(b) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 2 4 6 8 10 Ja nu ar i
Fe br ua ri
M ar et Ap ril M ay Ju ni Ju li Ag us tu s Se pt em be r O kt ob er N ov em be r
D es em be r H [m ] T [s ]
periode (s) tinggi gelombang (m)
dalam  NWT  dengan  kedalaman h =  1,0  m.  Sebelumnya kedalaman  pada  penelitian  Vyzikas  dkk.  [3]  ditetapkan sebesar 0,75 m. Untuk kondisi di perairan Belawan, dimensi U-OWC  disesuaikan  dengan  faktor  1:0,75,  sehingga dimensinya  diperoleh  dan  ditampilkan  pada Tabel  6 .  Hal yang sama juga berlaku untuk dimensi pada model L-OWC. Perbedaan  di  antara  kedua  model  hanya  terletak  pada keberadaan kolom air eksternal pada U-OWC.
Tabel  6 Ukuran  Geometri  U-OWC  Pada  Kondisi  Perairan Belawan dalam satuan meter Or 0.020 Tw 0,032 b1 0.190 b2 0,380 W1 0.357 W2 0,381 W3 0,659 hd 1,00
Berdasarkan  perhitungan  komputasi  pada  U-OWC  yang ditampilkan  pada Gambar  18(a) ,  elevasi  muka  air  pada kolom  air  internal  dan  eksternal  menunjukkan  adanya perbedaan  fase  sebesar  180 o .  Elevasi  kolom  air  internal mencapai nilai puncak ketika elevasi dari kolom air eksternal berada di nilai terendah dan begitu pula sebaliknya.  Untuk kasus pada L-OWC, perbedaan fase terlihat sebesar 90 o dan dengan demikian mengindikasikan bahwa kolom air internal mengalami resonansi (lihat Gambar 18(b) ).
Gambar 18. Grafik perbandingan elevasi kolom air internal dan eksternal pada (a) U-OWC dan (b) L-OWC
Hasil  RAO  dari  kolom  air  internal  untuk  periode gelombang  Belawan  pada  struktur  U-OWC  adalah  sebesar 1,69  sedangkan  pada  struktur  L-OWC,  RAO  bernilai  2,73. Dengan  menggunakan  kembali  persamaan  (11)-(14), efisiensi hidrodinamik, є , pada kedua model OWC dihitung. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai є pada U-OWC dan  L-OWC  masing-masing  bernilai  10,8%  dan  81,97%. Jelas  sekali  hal  ini  disebabkan  karena  U-OWC  pada  saat mengalami  eksitasi  gelombang  pada  frekuensi f =0,44  Hz ( T =2,29  s)  tidak  berada  dalam  kondisi  resonansi.  Hal  ini berbeda  dengan  kolom  air  pada  L-OWC.  Dengan membandingkan  RAO  pada L-OWC  dengan  nilai  U-OWC dapat  disimpulkan  bahwa  L-OWC  lebih  tepat  diterapkan pada  kondisi  perairan  Belawan.  Tentu  saja  hal  ini  dapat berubah  dengan  memvariasikan  ukuran  dimensi  draft  dan lebar  kolom  airnya  sekaligus  juga  ukuran  PTO  untuk memodifikasi draft efektif dari suatu OWC.

## 4. Simpulan
Simulasi Numerical Wave Tank (NWT)  dengan meng- gunakan  waves2Foam  membuktikan  bahwa  perhitu-ngan komputasi  menghasilkan  pendekatan  yang  akurat  terhadap teoritis meskipun terdapat perbedaan amplitudo kurang dari 8%. Namun, nilai ini dianggap masih bisa ditoleransi karena besarnya  tidak  terlalu  signifikan.  Simulasi  NWT  dengan berbagai jenis mesh juga membuktikan bahwa semakin padat tingkat mesh yang digunakan, hasil prediksi elevasi muka air semakin konvergen.
Dalam penelitian ini, pemodelan U-OWC dan L-OWC di dalam  NWT  juga  telah  dilakukan.  Hasilnya  membuktikan bahwa  model  L-OWC  memiliki  kinerja  yang  baik  bila dipandang  dari  segi  RAO  dan  efisiensi  hidrodinamiknya untuk semua frekuensi gelombang. Sementara itu, koefisien refleksi  yang  muncul  dari  kedua  model  tersebut  menun- jukkan tidak adanya perbedaan nilai yang terlalu signifikan. Terjadinya nilai maksimum dari RAO dan efektivitas hidro- dinamik  juga  didukung  oleh  perbedaan  fase  yang  terjadi antara  elevasi  muka  air  di  dalam  OWC  dan  di  depan dinding/struktur OWC tersebut.
Dari  percobaan  simulasi  struktur  OWC  yang  telah dilakukan untuk kondisi  perairan laut  Belawan,  didapatkan bahwa nilai RAO pada model L-OWC, yaitu 2,73, lebih besar daripada  U-OWC  yang  bernilai  1,69.  Hal  ini  mengindi- kasikan  bahwa  struktur  L-OWC  lebih  kompatibel  untuk kondisi perairan Belawan.  Hasil studi menunjukkan  bahwa efisiensi  hidrodinamis  tertinggi  pada  L-OWC  diperoleh ketika  frekuensi  gelombang  sebesar  0,44  Hz  dengan  nilai efisiensi hidrodinamik sebesar 81,97%.
(a)
(b)
E.P. Bangun dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 22, Nomor 3, Agustus 2024 (273-284) 284

## DAFTAR PUSTAKA
[1] F.  Mwasilu  and  J.  W.  Jung,  “Potential  for  Power Generation  from  Ocean  Wave  Renewable  Energy source: A CompreHensive Review on State-of-the-art Technology and Future Prospects,” IET Renew. Power Gener. , vol. 13, 2019.
[2]      Heath, T. V, “A review of oscillating water columns, ” Philosophical Transactions of the Royal Society of London  A:  Mathematical, Physical  and  Engineering Sciences , vol. 370, 2011.
[3] T. Vyzikas, S. Deshoulières, M. Barton, O. Giroux, D. Greaves,  and  D.  Simmonds,  “Experimental  inves- tigation  of  different  geometries  of  fixed  oscillating water  column  devices,” Renew.  Energy ,  vol.  104, 2017.
[4] P.  Boccotti,  “Comparison  between  a  U-OWC  and  a conventional OWC,” Ocean Eng. , vol. 34, 2007.
[5]     F. Arena, A. Romolo, G. Malara, V. Fiamma, and V. Laface, “Response of the U-OWC prototype installed in  the  civitavecchia  harbour,” Proc.  Int.  Conf. Offshore Mech. Arct. Eng. - OMAE , vol. 10, 2018.
[6] A.  Kamath,  H.  Bihs,  O.  A.  Arntsen,  “Numerical investigations of the hydrodynamics of an oscillating water column device,” Ocean Engineering , vol. 102, 2015.
[7]        A.  Elhanafi,  A.  Fleming,  G.  Macfarlane,  Z.  Leong, “Numerical  energy  balance  analysis  for  an  onshore oscillating  water  column-wave  energy  converter,” Energy , vol. 116, 2016.
[8] E.P. Bangun, “Nonlinear forcing and motions of fixed
cylindrical  oscillating  water  columns,” Ocean Engineering , vol. 296, 2024.
[9]          E.P.  Bangun,  “Radiated  waves  and  rotational  flows generated by cylindrical Oscillating Water Columns,” Applied Ocean Research , vol. 142, 2024.
[10] R. Eymard, E. Normale, and U. De Provence, Finite Volume Methods , vol. 7, no. Part 3, 2000.
[11] N.  G.  Jacobsen,  “waves2Foam  Manual,” Research Gate , 2017.
[12]      C. Hirt, B. Nichols, “Volume of fluid (vof) method for the dynamics of free boundaries, ” J. Comput. Phys. , vol. 39, 1981.
[13]      R. Issa, “Solution of the implicity discretised fluid flow equations  by  operators  splitting,” J.  Comput.  Phys. , vol. 62, 1986.
[14]      J.H. Ferziger, M. Peric, “Computational Methods for Fluid Dynamics,” Springer, 3 rd Ed.. , 2001.
[15]      R.G. Dean, R.A. Dalrymple, “Water wave mechanics for engineers and scientists,” World Scientific , 1991.
[16]  N.G.  Jacobsen,  D.R.  Fuhrman,  J.  Fredsoe,  “A wave  generation  toolbox  for  the  open-source  cfd library:  Openfoam,” Internat.  J.  Numer.  Methods Fluids , vol.70, 2012.
[17]      Bernard Le Méhauté. An Introduction to Hydrodynamics and Water Waves . Springer, 1976.
[18]        Y.  Zhou,  D.  Ning,  L.  Chen,  G.  Iglesias,  “Nonlinear hydrodynamic  modelling  of  an  offshore  stationary multi-oscillating  water  column  platform,” Ocean Engineering , vol. 227, 2021.