Perpustakaan Digital ITB

Analisis sistem piezoaeroelastik untuk pembangkitan energi memerlukan alat komputasi yang dapat memodelkan interaksi kompleks antara fluida, struktur, dan elektrostatika secara efisien. Penelitian ini berfokus pada pengembangan dan validasi kerangka kerja komputasi, yang berpusat pada solver inhouse Unsteady Vortex-Lattice Method (UVLM) yang mampu menangani sayap/badan angkat 3D. Kerangka kerja ini didemonstrasikan melalui dua pendekatan utama: model piezoaeroelastik biner sederhana yang beroperasi dalam koordinat fisik (heave dan pitch), serta model piezoaeroelastik penuh yang dibangun menggunakan Metode Elemen Hingga (FEM) dan dianalisis dalam koordinat modal. Kode UVLM yang dikembangkan pertama-tama divalidasi terhadap tolok ukur klasik, termasuk teori Theodorsen. Temuan utama dari studi ini adalah adanya perbedaan antara hasil UVLM dan Theodorsen, khususnya pada prediksi redaman dan kekakuan aerodinamik. Perbedaan tersebut disebabkan oleh efek aerodinamik 3D, seperti kehilangan di ujung sayap (wingtip losses), yang ditangkap oleh UVLM tetapi tidak muncul dalam formulasi 2D Theodorsen. Model piezoaeroelastik penuh kemudian dianalisis untuk memprediksi kecepatan flutter dan kinerja pembangkitan energi pada berbagai resistansi beban listrik (10k?, 100k?, dan 1M?). Selain menentukan kecepatan flutter kritis, kerangka kerja ini juga mampu menghitung respons transien sistem pada kecepatan di bawah dan di atas kecepatan kritis tersebut. Hasilnya menunjukkan bahwa model penuh, yang mengintegrasikan dinamika struktur 3D dengan formulasi aerodinamik yang sesuai, memberikan prediksi flutter yang lebih akurat dibandingkan model biner sederhana. Dengan demikian, kerangka kerja yang dikembangkan terbukti sebagai alat yang bernilai dan fleksibel untuk perancangan dan analisis multifisika sistem pembangkitan energi piezoaeroelastik modern.