Investigasi Numerik Daya Turbin Vortex Ultra-Low Head dengan Mempertimbangkan Konfigurasi Jumlah dan Sudut Sudu
Abstract Views: 0
PDF Downloads: 0
DOI:
https://doi.org/10.56211/blendsains.v5i2.2057Keywords:
CFD; Daya; Turbin; Vortex
Abstract
Kebutuhan energi terbarukan skala mikro mendorong pengembangan turbin vortex gravitasi (Gravitational Water Vortex Turbine) sebagai solusi pemanfaatan potensi hidro pada kondisi ultra-low head (<1 m) yang selama ini belum termanfaatkan secara optimal. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh jumlah sudu (4, 6, dan 8) serta sudut kemiringan sudu (0°, 5°, dan 10°) terhadap effisiensinya dengan pendekatan numerik Computational Fluid Dynamics (CFD) berbasis metode finite volume, model turbulensi k-ω Standard, dan pemodelan multifase Volume of Fluid (VOF). Hasilnya, peningkatan jumlah sudu dan sudut kemiringan sudu secara konsisten meningkatkan nilai debit dan daya keluaran turbin, dengan konfigurasi 8 blade sudut 10° menghasilkan performa tertinggi mendapatkan daya 65,6 W. Temuan ini berkontribusi pada pengetahuan ilmiah dengan membantu menyempurnakan desain turbin pusaran untuk ketinggian jatuh air yang rendah, serta menjadi rekomendasi bagi pengembangan purwarupa fisik dan studi numerik lebih lanjut yang bertujuan mengintegrasikan saluran irigasi sawah sebagai sumber energi mandiri bagi sistem irigasi cerdas otomatis.
Downloads
References
[1] M. Shohibun Amin et al., “ANALISIS VARIASI BASIN TURBIN REAKSI VORTEX ULTRA LOW-HEAD SUDU AKSIAL MENGGUNAKAN METODE CFD,” Momentum, vol. 20, no. 2, pp. 195–205, 2024, doi: 10.36499/jim.v20i1.12100.
[2] L. Fitriana, H. Saputro, A. Purwanto, D. S. Huda, and R. Muslim, “MATHEMATICS MODELLING AND EXPERIMENTAL STUDY THE EFFECT OF VORTEX WATER TURBINE BLADE DESIGN OF TURBINE EFFICIENCY,” Jurnal Rekayasa Mesin, vol. 16, no. 1, pp. 401–414, Apr. 2025, doi: 10.21776/jrm.v16i1.1899.
[3] N. Maika, M. Khatamifar, and W. Lin, “Numerical Study on the Performance of a Gravitational Water Vortex Hydro-Turbine System with a Cylindrical Basin,” Energies (Basel)., vol. 19, no. 5, Mar. 2026, doi: 10.3390/en19051334.
[4] X. Zhou, Z. Liu, S. Zou, B. Yang, and Z. Yu, “Performance Optimization and Vortex Analysis of a Micro-Head Dual-Duct Hydraulic Turbine,” Energies (Basel)., vol. 19, no. 4, Feb. 2026, doi: 10.3390/en19040968.
[5] T. R. Subedi, S. R. Shakya, and S. Bhattarai, “Innovative use of toroidal geometry in low-head hydropower applications: CFD analysis for turbine design and performance evaluation,” Energy Reports, vol. 15, Jun. 2026, doi: 10.1016/j.egyr.2026.109070.
[6] M. M. Shamsuddeen, S. B. Ma, N. H. Park, K. M. Kim, and J. H. Kim, “Design analysis and optimization of a hydraulic gate turbine for power production from ultra-low head sites,” Energy, vol. 275, Jul. 2023, doi: 10.1016/j.energy.2023.127371.
[7] R. A. Subekti et al., “Optimization of airfoil geometry using the NSGA-II method to improve the performance and efficiency of a very low head turbine,” Clean Energy, vol. 10, no. 3, pp. 127–142, Jun. 2026, doi: 10.1093/ce/zkag024.
[8] N. Maika, W. Lin, and M. Khatamifar, “A Review of Gravitational Water Vortex Hydro Turbine Systems for Hydropower Generation,” Jul. 01, 2023, Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/en16145394.
[9] V. Raja et al., “Multi-parametric investigations on gravitational vortex hydropower system (GVHPS) using computational hydrodynamic analysis: a verified computational procedure-based investigation,” International Journal of Low-Carbon Technologies, vol. 18, pp. 13–30, 2023, doi: 10.1093/ijlct/ctac124.
[10] A. T. Kora, V. R. Ancha, and G. S. Tibba, “Numerical analysis of the effect of runner-to-basin diameter ratio on the performance of gravitational water vortex turbine in a scroll basin,” International Journal of Energy and Environmental Engineering, vol. 13, no. 4, pp. 1317–1333, Dec. 2022, doi: 10.1007/s40095-022-00495-4.
[11] A. S. Saleem et al., “Parametric study of single-stage gravitational water vortex turbine with cylindrical basin,” Energy, vol. 200, Jun. 2020, doi: 10.1016/j.energy.2020.117464.
[12] F. Ashar and M. Furkon Hakim, “PERFORMANCE OF VORTEX TURBINES IN ULTRA-LOW-HEAD HYDROELECTRIC POWER PLANTS: A NUMERICAL STUDY,” Clean Energy and Smart Technology, vol. 04, p. 1, 2025, doi: 10.58641/cest.v4i1.171.
[13] T. Rachmanto, Mirmanto, and R. Lelio, “PENGARUH VARIASI TINGGI SUDU TURBIN DARI TINGGI BASIN TERHADAP DAYA DAN EFISIENSI TURBIN VORTEX,” Energy, Materials and Product Design, vol. 3, no. 1, pp. 184–192, May 2024, doi: 10.29303/empd.v3i1.2275.
[14] L. Sa’diyah Yuniar Arifianti et al., “Enhancing the efficiency of a gravitational water vortex turbine through blade length and exit angle optimization,” in EPJ Web of Conferences, EDP Sciences, Dec. 2025. doi: 10.1051/epjconf/202534401012.
[15] R. A. Subekti, B. Prawara, A. Susatyo, A. Fudholi, S. K. Wijaya, and A. Sudarmaji, “Design and performance of very low head water turbines using a surface vorticity model algorithm,” International Journal of Power Electronics and Drive Systems, vol. 13, no. 2, pp. 1140–1149, Jun. 2022, doi: 10.11591/ijpeds.v13.i2.pp1140-1149.
[16] M. Suarda, P. Rika, A. Wahyuni, N. Ketut, and R. Dewi, “Kajian Parameter Optimal Desain Turbin Vortex Pada Head Sangat Rendah,” 2023.
[17] G. Yuliawan, M. Safi’i, and H. Ma’mun, “Sains dan Ilmu Terapan (media online) https://utilityprojectsolution.org/ejournal/index.php/JuKSIT Penerbit : Cv. Utility Project Solutio Optimasi Jumlah dan Sudut Blade Terhadap Perfoma Turbin Vortex Ultra Low-Head Berbasis Cfd”, [Online]. Available: https://utilityprojectsolution.org/ejournal/index.php/JuKSIT
[18] G. Setyawan, M. Safi, H. Ma, and E. Penulis Korespondensi, “(media online) https://utilityprojectsolution.org/ejournal/index.php/JuKSIT Penerbit : Cv. Utility Project Solutio Investigasi Numerik Efek Jumlah dan Sudut Blade terhadap Performa Turbine Vortex Ultra Low Head,” Jurnal Kolaborasi Sains dan Ilmu Terapan, vol. 5, pp. 166–179, 2026, [Online]. Available: https://utilityprojectsolution.org/ejournal/index.php/JuKSIT
[19] M. Safi, N. Sinaga, and S. Amin, “INVESTIGASI MODEL NUMERIK TURBIN REAKSI VORTEX ULTRA-LOW HEAD DENGAN MEMVARIASIKAN JUMLAH GRID DAN METODE PEMECAHAN SOLUSI,” JURNAL DEVICE, vol. 14, no. 2, pp. 225–235, Nov. 2024.
[20] D. De Tavernier, C. Ferreira, A. Viré, B. LeBlanc, and S. Bernardy, “Controlling dynamic stall using vortex generators on a wind turbine airfoil,” Renew. Energy, vol. 172, pp. 1194–1211, Jul. 2021, doi: 10.1016/j.renene.2021.03.019.
[21] M. Manolesos, L. Chng, N. Kaufmann, P. Ouro, D. Ntouras, and G. Papadakis, “Using vortex generators for flow separation control on tidal turbine profiles and blades,” Renew. Energy, vol. 205, pp. 1025–1039, Mar. 2023, doi: 10.1016/j.renene.2023.02.009.
[22] H. Moon, J. Jeong, S. Park, K. Ha, and J. H. Jeong, “Numerical and experimental validation of vortex generator effect on power performance improvement in MW-class wind turbine blade,” Renew. Energy, vol. 212, pp. 443–454, Aug. 2023, doi: 10.1016/j.renene.2023.04.104.
[23] A. Merfo Amsal and M. M. Ayalew, “Analytical analysis and CFD Modeling of the Effect of Turbine Shaft Diameter in Small-Scale Cross-Flow Hydro Turbine.” [Online]. Available: https://ssrn.com/abstract=6731668.
Downloads
Article History
Pages: 539-550
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Aan Burhanudin, Muhamad Safi’i, Bambang Hadi Kunaryo, Ganang Setyawan, Hisyam Ma'mun, Althesa Androva, Hanif Habiburrohman, Muhammad Ridho Al Hafidz, Syahrul Huda Mauludana, Galang Yuliawan, Ghazy Tara Tsaqif
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Penulis yang mempublikasikan naskahnya pada Blend Sains Jurnal Teknik menyetujui ketentuan berikut:
Hak cipta atas artikel apapun dalam Blend Sains Jurnal Teknik dipegang penuh oleh penulisnya di bawah lisensi Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License. dengan beberapa ketentuan sebagai berikut:
"Penulis mengakui bahwa Blend Sains Jurnal Teknik berhak sebagai yang mempublikasikan pertama kali dengan lisensi Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License / CC BY SA 4.0"
"Penulis dapat memasukan tulisan secara terpisah, mengatur distribusi non-ekskulif dari naskah yang telah terbit di jurnal ini ke dalam versi yang lain (misal: dikirim ke respository institusi penulis, publikasi ke dalam buku, dll), dengan mengakui bahwa naskah telah terbit pertama kali pada Blend Sains Jurnal Teknik."
"Pembaca diperbolehkan mengunduh, menggunakan, dan mengadopsi isi artikel selama mengutip artikel dengan menyebutkan judul, penulis, dan nama jurnal ini. Pengutipan tersebut dilakukan demi kemajuan ilmu pengetahuan dan kemanusiaan serta tidak boleh melanggar hukum yang berlaku."
Most read articles by the same author(s)
- Suheri Suheri, Hamdani Umar, Darlis Turnip , Muhamad Safi’i, Nazaruddin Sinaga, Eflita Yohana, Yuris Setyoadi, Kaji Eksperimen Pengaruh Konsumsi Bahan Bakar Kayu dan Biopelet pada Kompor Bio Massa terhadap Efisiensi Pembakaran , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 4 No. 3 (2026): Edisi Januari
- Ridho Ardiansyah, Hisyam Ma'mun, Muhamad Safi’i , Studi Numerik dan Optimasi Desain Mesin Retort dengan Mempertimbangkan Temperatur Operasi dan Kecepatan Aliran Fluida , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 5 No. 1 (2026): Edisi Juli
- Yofan Prayoga, Muhamad Safi’i, Althesa Androva, Optimalisasi Proses Sanitasi Fresh Milk Silo melalui Reduksi Sequence Cleaning in Place (CIP) untuk Mendukung Efisiensi dan Keberlanjutan Industri , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 5 No. 1 (2026): Edisi Juli
- Chandra Ajik Prakos, Althesa Androva, Muhamad Safi’i, Optimasi Interval Penggantian Oli Hidrolik dan Suhu Operasi untuk Meningkatkan Kinerja Sistem Hidrolik pada Excavator Komatsu PC2000-11 , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 5 No. 1 (2026): Edisi Juli
