Kajian Keserupaan Parameter Kinerja Miniatur dan Prototipe Turbin Angin Sumbu Horisontal

Pengujian kinerja turbin angin sumbu horisontal yang berukuran besar dapat disederhanakan dengan prinsip keserupaan. Prinsip tersebut memungkinkan prediksi karakter turbin berukuran besar (prototipe) dapat dilakukan dengan menggunakan model yang berukuran lebih kecil (miniatur). Ukuran miniatur yang cenderung kecil diharapkan dapat memudahkan proses pengujian dan meminimalisir biaya pembuatan spesimen uji. Teori keserupaan dapat digunakan pada kasus aerodinamika dengan syarat kesamaan nilai bilangan Reynolds dan bilangan Mach dari prototipe dan miniatur terpenuhi. Penelitian kali ini membahas keserupaan parameter kinerja prototipe dan miniatur turbin dari hasil simulasi numerik dengan menggunakan teori momentum-elemen bilah yang dilengkapi beberapa faktor koreksi. Hasil ini nantinya digunakan sebagai dasar pengujian kinerja pada penelitian selanjutnya. Pada awal proses simulasi, terdeteksi bahwa kesamaan nilai bilangan Reynolds antara prototipe dan miniatur dapat terjaga. Hal ini dilakukan dengan cara menaikkan nilai kecepatan angin pengujian miniatur secara proporsional sesuai dengan pengecilan dimensi turbin akibat proses penskalaan. Namun, nilai bilangan Mach keduanya terlihat berbeda cukup besar. Tercatat di posisi sekitar 50% hingga 80% panjang bilah, nilai rerata bilangan Mach untuk prototipe sebesar 0,02 dan miniatur sebesar 0,191. Terlihat bahwa nilai bilangan Mach pada prototipe turbin termasuk pada kategori incompressible sedangkan pada miniatur sudah masuk di kategori compressible. Meski begitu, ternyata perbedaan nilai bilangan Mach tersebut tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perbedaan karakter kinerja prototipe dan miniatur turbin. Hal ini dapat dilihat dari rerata simpangan koefisien daya sebesar dan koefisien gaya tangensial sebesar 2,3% serta koefisien gaya dorong yang hanya sebesar 1,4%.