ANALISIS PERFORMA TURBIN TESLA DENGAN VARIASI JARAK ANTAR DISC DAN KECEPATAN PUTAR DISC SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK PICOHYDRO MENGGUNAKAN PENDEKATAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

Abstract

Pemanfaatan energi baru terbarukan melalui teknologi picohydro menjadi solusi strategis dalam mengatasi krisis energi di daerah terpencil. Turbin Tesla muncul sebagai inovasi potensial karena desainnya yang sederhana tanpa sudu, yang bekerja memanfaatkan gaya gesek viskositas fluida melalui efek lapisan batas (boundary layer). Namun, efisiensi turbin ini sangat sensitif terhadap parameter geometris, terutama celah antar piringan (gap disc), yang menentukan seberapa optimal transfer momentum dari fluida ke piringan rotor. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi jarak antar piringan terhadap performa mekanik turbin Tesla melalui pendekatan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) 3D guna menangkap fenomena aliran spiral yang tidak terdeteksi pada pemodelan 2D. Simulasi dijalankan menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent 2024 R2 dengan fluida kerja air (water-liquid). Variasi celah yang diuji adalah 0,4 mm, 0,8 mm, dan 1,2 mm dengan rentang kecepatan rotasi 1000 hingga 4000 RPM. Hasil simulasi menunjukkan bahwa distribusi tekanan dan kecepatan aliran sangat dipengaruhi oleh ruang antar piringan. Konfigurasi celah 1,2 mm memberikan hasil paling optimal dengan perolehan torsi sebesar 0,052985545 Nm dan daya sebesar 5,5458204 Watt. Temuan ini mengindikasikan bahwa pada fluida dengan viskositas seperti air, celah yang terlalu sempit justru menghambat pembentukan lapisan batas yang efektif, sehingga celah 1,2 mm menjadi titik keseimbangan terbaik dalam penelitian ini.