The Analysis of Diameter Expansion and Connection Angle Variations Effects In Hyropower Penstock Pipe Bend on Pressure Drop Using Computational Fluid Dynamics Simulation - Agung Widodo; Dony Hidayat Al-Janan; Aldias Bahatmaka (Unversitas Negeri Padang, 2026)
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) memanfaatkan pipa pesat (penstock) sebagai saluran utama pengaliran air dari reservoir menuju rumah pembangkit. Belokan pada jalur pipa pesat berpotensi menyebabkan pressure drop yang dapat menurunkan efisiensi sistem secara keseluruhan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi perbesaran diameter dan variasi sudut penghubung pada belokan pipa terhadap nilai pressure drop. Kajian teoritis yang digunakan meliputi prinsip persamaan kontinuitas dan persamaan bernoulli dalam sistem perpipaan. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan metode eksperimen berbasis simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent 2019 R3. Pengambilan data dilakukan menggunakan simulasi numerik numerik terhadap 13 variasi desain belokan pipa yang mencakup variasi perbesaran diameter 1D, 1,25D dan 1,5D dengan variasi sudut penghubung 10°, 20°, 30°, 45°, 60° dan 90°, menggunakan model turbulensi k-epsilon realizable dengan kecepatan inlet 7 m/s. Hasil simulasi menunjukkan bahwa nilai pressure drop dipengaruhi secara signifikan oleh kedua variabel. Semakin kecil sudut penghubung, semakin rendah nilai pressure drop yang dihasilkan, dengan peningkatan sudut dari 10° ke 90° menyebabkan kenaikan pressure drop sebesar 898,0% pada variasi 1,25D dan 1.707,9% pada variasi 1,5D. Perbesaran diameter efektif menurunkan pressure drop hanya pada sudut penghubung kecil, sedangkan pada sudut besar justru memicu separasi aliran dan zona resirkulasi. Desain paling optimal adalah 1,25D dengan sudut penghubung 10°, yang menghasilkan pressure drop sebesar 1.094,350 Pa atau lebih rendah 47,7% dibandingkan desain standar 1D. Penelitian ini memberikan rekomendasi desain belokan pipa pesat yang mampu meminimalkan kerugian tekanan guna meningkatkan efisiensi sistem PLTA.