I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o f  A d v an c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   (I JA A S )   V o l .   1 5 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   20 2 6 ,   pp .   1227 ~ 1238   IS S N :   2252 - 8814 ,  D O I :   10. 1 1591 / i j a a s . v 1 5 . i 3 . pp 1227 - 1 238             1227     Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j aas . i a e s c or e . c om   T e st   r i g   d e v e l o p m e n t   f o r   o v e r sh o t   w a t e r   w h e e l s un d e r   l o w - h e a d ,   l o w - f l o w   c o n d i t i o n s   i n   p i c o - h y d r o p o w e r   a p p l i c a t i o n s       I z z at i e   A k m al   Zu l k a r n ai n 1 ,   I r m a  W an i   Jam al u d i n 1 ,   M o h d   F ar r i z   B as a r 1 ,   K am ar u z z am an   S o p i an 2   1 F a c u l t y   o f  E l e c t r i c a l   T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e ri n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n i k a l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   M e l a k a ,   M a l a y s i a   2 D e p a rt m e n t   o f   M e c h a n i c a l   E n g i n e e ri n g ,   F a c u l t y   o f  E n g i n e e ri n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   P E T RO N A S ,   S e ri   I s k a n d a r,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d  O c t   4 ,  2025   R e v i s e d  J ul   3 ,  2026   A c c e pt e d  A ug   13 ,  2026       T hi s   s t u dy   pr e s e n t s   t he   d e v e l o pm e nt   a nd   v a l i da t i o n  o f   a   c o nt r o l l a b l e   e xpe r i m e nt a l   t e s t   r i g   f o r   ov e r s ho t   w a t e r   w he e l s   o pe r a t i ng   und e r   l o w - he a d   a nd  l o w - f l o w   c o ndi t i o ns   c o m m o nl y   f o und  i n  p i c o - h y dr o po w e r   r e s o ur c e s .   M a ny   po t e nt i a l   pi c o - h y dr o   s i t e s   o pe r a t e   a t   h e a d s   b e l o w   1 . 5   m   w i t h   m i n i m a l   f l o w ,   w he r e   c o nv e nt i o na l   t u r b i ne s   o f t e n   e x pe r i e nc e   r e duc e d   e f f i c i e nc y   a nd   s ui t a b l e   l a bo r a t o r y - s c a l e   t e s t i ng   f a c i l i t i e s   r e m a i n  l i m i t e d .   T h e   d e v e l o pe d   s y s t e m   c o ns i s t s   o f   t w o   h i g h - de ns i t y   po l y e t h y l e ne   ( H D P E )   w a t e r   t a nk s ,   a n   a dj u s t a b l e - i nc l i na t i o n  w a t e r   c ha nne l ,   a   c i r c ul a t i o n  pum p ,   a nd  a n   o v e r s ho t   w a t e r   w he e l   e q ui ppe d   w i t h  r e c y c l a bl e   po l y e t hy l e ne   t e r e p ht h a l a t e   ( P E T )   bo t t l e   b l a d e s .   T h e   t e s t   r i g   o pe r a t e s   w i t hi n   hy dr a ul i c   r a ng e   o f   0 . 525   -   1 . 169   m   he a d   a nd   0 . 0 1   -   0 . 02   m ³ / s   f l o w   r a t e ,   e n a b l i ng   t he   s i m u l a t i o n   o f   r e a l i s t i c   p i c o - hy dr o p o w e r   c o ndi t i o ns .   W a t e r   v e l o c i t y   w a s   r e g ul a t e d  u s i ng   t he   w a t e r   t r a j e c t o r y   m e t ho d  by   v a r y i ng   t he   c ha nn e l   i nc l i n a t i o n  a ng l e   be t w e e n  10 °   a n d   50 ° ,   pr o duc i ng   v e l o c i t i e s   r a ng i ng   f r o m   1. 4 94  m / s   t o   4 . 519   m / s .   E xp e r i m e nt a l   r e s ul t s   s ho w   s t a b l e   a nd   r e pe a t a bl e   hy dr a ul i c   c o ndi t i o ns   w i t h   m e a s ur e m e n t   unc e r t a i nt y   o f   a ppr o xi m a t e l y   ±   0. 0 3  m / s .   T he s e   f i ndi ng s   d e m o ns t r a t e   t ha t   t he   de v e l o pe d   t e s t   r i g   p r o v i de s   a   r e l i a b l e   p l a t f o r m   f o r   f ut ur e   i nv e s t i g a t i o ns   o f   o v e r s ho t   w a t e r   w he e l   pe r f o r m a nc e   p a r a m e t e r s ,   i nc l ud i ng   r o t a t i o n a l   s p e e d ,   a ng ul a r   v e l o c i t y ,   f o r c e ,   t o r qu e ,   m e c ha n i c a l   po w e r ,   a n d  e f f i c i e nc y   i n   p i c o - hy dr o p o w e r   a pp l i c a t i o ns .   Ke y w or d s :   L ow - f l ow   L ow - h e a d   P i c o - h y dr o pow e r   T e s t   r i g   W a t e r  w h e e l   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h d  F a rri z   B a s a r   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   T e c hn o l o gy   a n d   E n g i n e e ri n g ,   U ni v e r s i t i   T e k n i ka l   M a l a y s i a   M e l a ka   H a n g  T u a h   J a y a ,   76100   D u ri a n  T u n gg a l ,   M e l a ka ,   M a l a y s i a   E m a i l :   m f a rr i z @ ut e m . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N   P i c o - h y dr o pow e r ,   de f i n e d   a s   h y dr o - b a s e d  s y s t e m s   ge n e r a t i ng  b e l ow   5  kW ,   h a s   e m e rge d  a s   a   v i a b l e   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o l ut i o n  f o r   r u ra l   a n d   i s o l a t e d  c o m m u ni t i e s   [1] .   I t s   a f fo r da b i l i t y ,   s i m p l i c i t y ,   a n d   m i n i m a l   e n v i r o n m e n t a l   i m pa c t   m a ke   i t   a   ke y   c o n t ri b ut o r   t o   t h e   U ni t e d   N a t i o n s ’   s us t a i na b l e   de v e l o pm e n t   go a l   7  ( a f fo r da b l e   a nd  c l e a n  e n e r gy )  [2] .   H ow e v e r ,   m a n y   po t e nt i a l   pi c o - h y dr o   s i t e s   a r e   c ha r a c t e r i z e d   by     l o w - h e a d  (≤   1 . 5   m )  a n d  l o w - f l ow   (≤   0. 02   m ³ / s )   c o n di t i o n s   [ 3],   [4 ] ,   w h i c h   s i g ni f i c a n t l y   l i m i t   t h e   e f f i c i e n c y   of  c o n v e n t i o n a l   t u r b i n e s .   O v e r s h o t   w a t e r  w h e e l s ,   w h i c h   o pe ra t e   b y   ut i l i z i n g   t h e   g ra v i t a t i o na l   po t e nt i a l   e n e r gy   of   w a t e r   f l ow i n g  o v e r   t h e   w h e e l   [5] ,   a r e   a m o n g   t h e   e a rl i e s t   h y dr o pow e r   de v i c e s   s t i l l   c o n s i de r e d  r e l e v a n t   i n   m o de rn  a ppl i c a t i o n s   [6 ] .   T h e i r  r e l i a b i l i t y ,   l o n g  l i f e s p a n,   a n d   a b i l i t y   t o  w o r k  w i t h  s m a l l   di s c h a rge s   m a ke   t h e m   p r o m i s e   fo r   p i c o - h y dr o pow e r   c o n t e xt s .   Y e t ,   m o s t   t ra di t i o na l   o v e r s ho t   de s i g n s   a r e   b e t t e r  s ui t e d  f o r   hi g h e r  h e a ds   a n d   f l ow s   o r   h i g h e r  h e a ds   a n d   l o w - f l ow s   [7] ,   r e s ul t i ng  i n   re duc e d  e ff i c i e n c y   un de r   c o n s t ra i n e d  h y dra ul i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8814   Int   J   A dv   A ppl   S c i ,  V o l .   15,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   202 6 :   1227 - 1 238   1228   c o n di t i o n s   [8] ,   [9] .   F o r  t hi s   r e a s o n,   t h e r e   i s   a   p r e s s i n g  n e e d  f o r   n e w   de s i g n s   a nd  t e s t i n g   m e t h o do l o gi e s   t a i l o r e d  t o   e xt r e m e l y   l ow - r e s o ur c e   e n v i r o nm e n t s .   E xi s t i n g  e xp e r i m e n t a l   s e t up s   of t e n   s t r uggl e   t o   r e pl i c a t e   r e a l i s t i c   pi c o - h y dr op ow e r   c o n di t i o n s ,   pa r t i c ul a r l y   u n d e r   l ow - h e a d  a n d  l ow - f l ow   e n v i r o n m e n t s .   M a n y   a r e   e x pe n s i ve ,   t e c h n i c a l l y   c o m pl e x     [8],   [10] ,   o r   l a c k  t h e   a b i l i t y   t o   a c c ur a t e l y   c o n t r o l   h e a d  a n d  di s c h a r ge .   In   a ddi t i o n ,   t h e r e   h a s   b e e n   l i m i t e d   a dv a n c e m e n t   i n   de s i gn i n g  t e s t   r i gs   t h a t   c a n   bo t h   s i m ul a t e   r e a l   o p e r a t i n g  c o n di t i o n s   [1 1]   a n d  e v a l ua t e   i nn ov a t i ve   w a t e r   w h e e l   c o n f i g ur a t i o n s .   T h i s   l i m i t a t i o n   r e s t r i c t s   s y s t e m a t i c   a s s e s s m e n t   of   ove r s h o t   w a t e r   w h e e l s   i n   l ow - r e s o ur c e   a p pl i c a t i o n s ,   e s p e c i a l l y   fo r   r ur a l   e l e c t r i f i c a t i o n ,   w h e r e   w a t e r   s up pl y   i s   l i m i t e d.   Co n s e q u e n t l y ,   t h e   f ul l   p o t e n t i a l   of   ove r s h o t   w a t e r   w h e e l s   i n   pi c o - h y dr o p ow e r   s y s t e m s   r e m a i n s   l a r ge l y  un de r e xpl o r e d  [5 ],   [12] .   T h i s   e ffo r t   a i m s   t o   d e ve l op  a n d  a s s e s s   a n   e ffe c t i ve   w a t e r   t e s t   r i g  fo r   ove r s h o t   w a t e r   w h e e l s   o p e r a t i n g  un de r   l ow - h e a d,   l ow - fl ow   c i r c um s t a n c e s ,   t a c kl i n g  t h e   pr a c t i c a l   i s s ue s   i d e n t i f i e d  i n   pi c o - h y dr op ow e r   a ppl i c a t i o n s .   T h e   pr o p os e d  w a t e r w h e e l   t e s t   r i g  i s   de s i gn e d  t o   be   s i m pl e   a n d  c a pa b l e   o f  r e c r e a t i n g  c l os e   t o   r e a l   o p e r a t i o n a l   c o n di t i o n s .   T h e   pe r for m a n c e   a s s e s s m e n t   e m ph a s i z e s   h y dr a ul i c   a n d  m e c h a n i c a l   c h a r a c t e r i s t i c s ,   ut i l i z i n g  a   w a t e r   w h e e l   w i t h   b l a de s   m a de   f r o m   r e c y c l a b l e   p o l y e t h y l e n e   t e r e ph t h a l a t e   (P E T )  bo t t l e s ,   t e s t e d  a t   h e a ds   r a n gi n g  f r o m   0. 525  m   t o   1. 169  m   a n d  f l ow   r a t e s   b e t w e e n   0. 0 1   m ³ / s   a n d   0. 02  m ³ / s .   T h e   r e s e a r c h   us e s   t h e   w a t e r   t r a j e c t o r y   a ppr o a c h   t o   c o n t r o l   f l ow   ve l oc i t y   a n d  e v a l ua t e   i t s   i m pa c t   o n   ve l oc i t y   h e a d,   w a t e r   h e a d,   a n d  f l ow   r a t e .   T h e n ,   t h e   h y dr a ul i c   r o t a r y   a ppr o a c h   i s   a ppl i e d  t o  a s s e s s   t h e   r o t a t i o n a l   s p e e d,   a n gul a r   v e l oc i t y ,   t o r que ,   fo r c e ,   m e c h a n i c a l   pow e r ,   a n d  e ff i c i e n c y ,   f a c i l i t a t i n g  a   s y s t e m a t i c   p e r fo r m a n c e   a n a l y s i s .   T h i s   r e s e a r c h   i l l us t r a t e s   t h e   v i a b i l i t y   of   ove r s h o t   w a t e r   w h e e l s   a s   a   s u s t a i n a b l e   a ppr o a c h   fo r   r ur a l   e l e c t r i f i c a t i o n   i n   c o n t e x t s   w h e r e   t r a di t i o n a l   de s i gn s   a r e   i n a d e qua t e ,   pr ov i di n g  bo t h   a   m e t h o d o l o gi c a l   f r a m e w o r k  a n d  a   p r a c t i c a l   d e s i gn   t o   e n h a n c e   pi c o - h y dr o p ow e r   t e c h n o l o gi e s   i n   r e s o ur c e - l i m i t e d  e n v i r o n m e n t s   [13 ],   [14] .   D e s pi t e   i n c r e a s i n g   i n t e r e s t   i n  pi c o - h y dr o pow e r   t e c hn o l o gi e s ,   l i m i t e d  r e s e a r c h  ha s   de v e l o pe d   e xpe r i m e nt a l   s y s t e m s   c a pa b l e   o f   a c c ura t e l y   s i m u l a t i n g   e xt r e m e l y   l o w - h e a d  a n d   l o w - f l ow   h y dr a ul i c   c o n di t i o n s   w h i l e   r e m a i n i ng  s i m pl e   a n d  a f fo r da b l e   f o r   pra c t i c a l   a ppl i c a t i o n s .   T h e r e f o r e ,   t h e   n o v e l t y   of   t hi s   s t udy   l i e s   i n  t h e   de v e l o pm e n t   o f   a   l o w - c os t   w a t e r  t e s t   ri g   de s i gn e d   t o   r e pr o duc e   r e a l i s t i c   p i c o - h y dr o pow e r   c o n di t i o n s   f o r   o v e r s h o t   w a t e r  w h e e l   e v a l u a t i o n .   T h e   s y s t e m   i nt e gra t e s   a   w a t e r  t ra j e c t o r y   a pp r o a c h   t o   r e gul a t e   h y dr a u l i c   pa ra m e t e r s   a n d   a   h y dr a ul i c   r o t a r y   a pp r o a c h  t o   a n a l y z e   m e c h a n i c a l   pe r f o r m a n c e ,   e na b l i n g  s y s t e m a t i c   e v a l ua t i o n   o f   ve l oc i t y   h e a d,   t o r q ue ,   r o t a t i o na l   s pe e d,   a n d  po w e r   o ut put .   I n   a ddi t i o n,   t h e   us e   of  r e c y c l a b l e   P E T   b o t t l e   b l a de s   de m o n s t r a t e s   a   s us t a i na b l e   a nd  l o c a l l y   a c c e s s i b l e   de s i gn,   s uppo rt i n g     pra c t i c a l   e n g i n e e r i ng  a pp l i c a t i o n s   o f   pi c o - h y dr o pow e r   s y s t e m s   f o r   ru r a l   e l e c t r i f i c a t i o n  i n  u l t ra - l o w   h y dr a ul i c   r e s o ur c e   e n v i r o nm e n t s .   Co m pa r e d  w i t h  m a n y   e xi s t i n g   e xpe r i m e nt a l   s e t ups   t ha t   a re   o f t e n   c o s t l y ,   t e c hni c a l l y   c o m pl e x,   o r   una b l e   t o   p r e c i s e l y   c o n t r o l   h y dr a u l i c   p a ra m e t e r s   u nde r  l o w - h e a d   c o n di t i o n s ,   t h e   p r o po s e d  t e s t   ri g   p r o v i de s   a   s i m pl e r  a n d   m o r e   c o n t r o l l a b l e   e xpe ri m e n t a l   s y s t e m .   T h e   c o m b i n a t i o n  o f   a n   a dj us t a b l e   w a t e r  c h a nn e l ,   c o n t i n uo us   w a t e r   c i r c ul a t i o n,   a nd  i n t e g r a t e d  h y dr a u l i c   r o t a r y   a n a l y s i s   e n a b l e s   s y s t e m a t i c   a nd  r e pe a t a b l e   e v a l ua t i o n  o f   o ve r s h o t   w a t e r   w h e e l   pe r f o r m a n c e   unde r  r e a l i s t i c   p i c o - h y dr o pow e r   c o n d i t i o n s .     T h i s   e xpe r i m e n t a l   w a t e r  t e s t   ri g   m a y   a l s o   s uppo r t   f ut ur e   i n t e g ra t i o n   w i t h  c o m put a t i o n a l   m o de l l i n g     (e . g. ,   c o m put a t i o na l   f l ui d   dy n a m i c s ),   i n t e rn e t   o f   t h i ngs   ( Io T ) - b a s e d  m o ni t o ri n g   s y s t e m s ,   s m a r t   g ri d   e n v i r o n m e n t s ,   e na b l i n g   da t a - d r i v e n  o pt i m i z a t i o n ,   r e a l - t i m e   m o n i t o r i n g ,   a nd  i m p r o v e d  e n e rg y   m a n a ge m e nt   fo r   s m a l l - s c a l e   r e n e w a b l e   e n e r gy   s y s t e m s .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   F i gu r e   1   i l l us t r a t e s   t h e   r e s e a r c h  m e t h o do l o g y ,   w h i c h  i s   b a s e d  o n  e m pi ri c a l   s t udi e s ,   o v e r s h o t   w a t e r  w h e e l   de s i gn,   a n d   s y s t e m a t i c   t e s t i n g .   T h e   w a t e r   t e s t   ri g  s e r v e s   a s   t h e   c e n t ra l   e xpe r i m e nt a l   p l a t f o r m ,   p r o v i di n g  a   p ra c t i c a l   s e t up  f o r   t h e   w a t e r   t ra j e c t o r y   a n d   h y dr a ul i c   r o t a r y   s y s t e m s .   T h e s e   s y s t e m s   a r e   c a pa b l e   of  m e a s u r i n g   14  o ut pu t   p a r a m e t e r s ,   i n c l ud i n g  a r e a   o f   c h a nn e l   ( A ) ,   v e rt i c a l   f a l l   o f   w a t e r   ( ) ,   h o ri z o n t a l   di s pl a c e m e n t   ( ) ,  i n c l i na t i o n  a n g l e   ( ) ,   f l o w   ve l oc i t y   (  ),   w a t e r  h e a d   ( H ) ,   v e l o c i t y   h e a d   ( ℎ ),   f l o w   r a t e   ( Q ) ,  r o t a t i o na l   s pe e d   ( r s ),   a ngul a r   v e l o c i t y   ( ⍵ ) ,   f o r c e   ( F ) ,   t o rque   ( τ ) ,   m e c ha n i c a l   po w e r   ( P m ),   a n d   e ff i c i e n c y   ( η ) .     2. 1 .     Te s t   r i g   d e v e l o p m e n t  an d   e x p e r i m e n tal   s e tu p   T h i s   r e s e a r c h   ha s   m a de   a   s ub s t a n t i a l   c o nt r i b ut i o n   by   de v e l o pi n g  a n   i m p r o v e d  e xpe r i m e n t a l   s e t up   t h a t   i s   e a s y   t o   b ui l d  a n d   c l o s e l y   m a t c h e s   t h e   n e a r - r e a l   s i t u a t i o n   o f   pi c o - h y dr o pow e r   pl a n t s .   T h e   w a t e r  t e s t   ri g ,   a s   de p i c t e d  i n  F i gu r e   2 ,   h a rn e s s e s   t h e   g ra v i t a t i o n a l   po t e nt i a l   e n e r gy   o f   t h e   w a t e r  t a nk.   P e r f o r m a n c e   t e s t s     w e r e   c o n duc t e d   us i n g   t h i s   w a t e r   t e s t   r i g ,   w i t h  w a t e r  h e a d   ra n gi ng   f r o m   0. 5 25   m   t o   1. 169   m   a n d   f l o w   r a t e s   0. 01  m 3 / s   t o   0 . 02  m 3 / s .   T h e   de s i g n   o f   t h e   o ve r s h o t   w a t e r   w h e e l   t e s t   ri g  a l l o w s   fo r   b e t t e r   c o n t r o l   o f   w a t e r   c o n di t i o n s ,   e n s u ri n g   m o r e   s t a b l e   pe r f o r m a n c e   a c r o s s   di f f e r e nt   f l o w   r a t e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A dv   A ppl   S c i     IS S N :   2252 - 8814       T e s t   r i g  d e v e l o pm e n t   f or   o v e r s ho t   w at e r   w he e l s   un de r   l ow - he ad,   l ow - f l ow   …   ( Iz z at i e   A k m al   Z ul k ar na i n )   1229       F i gu r e   1 .   F ra m e w o r k  o f   e xpe r i m e n t a l   w o r k  f o r   o v e r s h o t   w a t e r   w h e e l           F i gu r e   2 .   S c h e m a t i c   o f   w a t e r   t e s t   r i g       T h e   t e s t   r i g  c o n s i s t s   o f   t h e   B - B O W   t u r b i n e ,   m e c ha n i c a l   s y s t e m ,   w a t e r  t a n k ,   a n d   w a t e r   pum p .   T h e   w a t e r   f l o w s   f r o m   w a t e r  t a n k   1  t o   t h e   a dj us t a b l e   w a t e r   c ha nn e l   a n d   s i m ul t a n e o us l y   s t r i ke s   t h e   w a t e r  w h e e l   b l a de s .   T h e n ,   a   w a t e r   pum p  i s   us e d  t o   ra i s e   t h e   w a t e r   f r o m   w a t e r  t a n k  2   t o   w a t e r  t a nk  1   t hr o ug h   1 - i n c h   po l y v i n y l   c h l o r i de   (P V C)   pi pe s .   A f t e r  t h a t ,   o n c e   t h e   w a t e r  s t ri ke s   t h e   P E T   b o t t l e ’s   b l a de s ,   t h e   w a t e r  w h e e l   s t a r t s   t o   r o t a t e   a t   c e rt a i n   s pe e ds   de pe n d i n g   o n  t h e   v e l o c i t y   of   t h e   w a t e r.   T h e   r o t a t i o n   o f   t h e   w a t e r  w h e e l   d r i v e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8814   Int   J   A dv   A ppl   S c i ,  V o l .   15,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   202 6 :   1227 - 1 238   1230   t h e   s h a f t   o f   t h e   ge n e ra t o r s ,   ge n e r a t i n g   m e c h a ni c a l   po w e r   t ha t   i s   c o n v e r t e d  i nt o   e l e c t ri c a l   po w e r   s i m ul t a n e o us l y   [15],   [1 6] .   A dd i t i o n a l l y ,   t h i s   p r o c e s s   e n s ur e s   c o n t i n uo us   w a t e r  c i r c ul a t i o n .     W a t e r  t a n k   1   ( m o de l :   K o s s a n  N 50R A )  ha s   a   n o m i na l   c a p a c i t y   of   up  t o   36 5   L   o f   w a t e r,   w i t h  a n  e ffe c t i ve   c a pa c i t y   o f   225  L ,   w h i l e   w a t e r  t a n k   2   ( m o de l :   R o t o   CT   150 / 200)   ha s   a   n o m i na l   c a p a c i t y   o f   758  L   w i t h   a n   e f f e c t i v e   c a pa c i t y   of   568  L .   B o t h   t a n ks   a r e   m a de   o f   hi g h - de n s i t y   p o l y e t h y l e n e   (H D P E ),   a   du ra b l e   a n d  c o r r o s i o n - r e s i s t a nt   m a t e ri a l   t ha t   e n s u r e s   l o n ge v i t y   a n d   p r e v e n t s   c o n t a m i n a t i o n .   M e a n w h i l e ,   t h e   w a t e r  p um p   (m o de l :   G e m i n i   S U   200)   us e d   i s   a n  a qu a r i um   pu m p   t y p e   w i t h  a   m a x i m um   f l o w   r a t e   o f   90   L / m i n .   D u ri n g   a c t ua l   ri v e r   o pe r a t i o n,   w a t e r   t a nk  1   c o l l e c t s   r i v e r   w a t e r,   w h i c h  i s   r e c i r c ul a t e d  t hr o ug h  t h e   s y s t e m   b e fo r e   b e i n g  r e di r e c t e d  b a c k  t o   t h e   ri v e r ,   r e p r e s e n t e d  b y   w a t e r  t a nk  2.   I n  a d di t i o n,   t h e   e l e c t r i c   ge n e r a t o r  e m pl o y e d  i s   a   go l de n   m o t o r   9 02 - 36V - 2 4R - 902  w i t h  a   c a pa c i t y   of   250  W .   In  t h i s   s t udy ,   t h e   t e s t   r i g   o pe ra t e s   w i t hi n  a   c o n t r o l l e d   hy dr a u l i c   ra n ge   o f   w a t e r   h e a d   b e t w e e n     0. 525   m   a n d   1. 169  m   a n d  f l o w   r a t e s   f r o m   0 . 01   m ³ / s   t o   0. 02  m ³ / s ,   w hi c h  s e r v e   a s   pe r f o r m a n c e   b e n c hm a r ks   f o r   e v a l ua t i n g   o v e r s h o t   w a t e r  w h e e l   b e h a v i o r  u n de r   r e a l i s t i c   p i c o - h y dr o p ow e r   c o n di t i o n s .   T h e   P E T   b o t t l e   b l a de s   w e r e   s e l e c t e d  due   t o   t h e i r   l i g h t w e i g h t   s t ruc t u r e ,   c o rr o s i o n   r e s i s t a n c e ,   a n d  w i de   a v a i l a b i l i t y   [16] ,   m a ki n g  t h e m   s ui t a b l e   f o r   l o w - c os t   a n d   s us t a i na b l e   t u r b i n e   p r o t o t y pi n g .   T h e   na t u ra l l y   c ur v e d  ge o m e t r y   of   P E T   b o t t l e s   pr o v i de s   a   s i m p l e   b l a de   p r o f i l e   c a pa b l e   of   e ffe c t i ve l y   c a pt ur i n g   w a t e r   f l o w   a n d  t ra n s f e rr i ng  m o m e n t u m   t o   t h e   w a t e r  w h e e l   u nde r  l o w - h e a d  h y dra ul i c   c o n d i t i o n s .   F u rt h e rm o r e ,   t h e   a dj us t a b l e   c ha nn e l   i n c l i na t i o n  a n d  m o dul a r  ri g   c o n f i gu r a t i o n  a l l o w   t h e   s y s t e m   t o   b e   a d a pt e d  f o r   d i f fe r e nt   w a t e r  w h e e l   s i z e s   a n d   b l a de   c o n f i gur a t i o n s ,   e na b l i n g   s c a l a b i l i t y   fo r   f ut u r e   p i c o - h y dr o pow e r   de v e l o pm e n t .   In  a dd i t i o n,   t h e   h y dr a ul i c   r o t a r y   a n a l y s i s   e v a l ua t e s   ke y   pe r f o r m a n c e   i ndi c a t o r s ,   i n c l ud i n g  r o t a t i o n a l   s pe e d,   t o r q ue ,   m e c ha n i c a l   po w e r ,   a nd  e f f i c i e n c y ,   w h i c h   s e r v e   a s   s y s t e m a t i c   pe r f o r m a n c e   b e n c hm a r ks   f o r   a s s e s s i n g   t h e   w a t e r  w h e e l ’s   e n e r gy   c o n v e r s i o n  pe r f o r m a n c e   u nde r  v a r y i n g   h y dr a ul i c   c o n di t i o n s .   T h e s e   pa r a m e t e r s   e n a b l e   s t r uc t u r e d   e v a l ua t i o n  o f   e ff i c i e n c y   b e h a v i o r   a n d   t o r que   v s   f l ow   ra t e   c o n di t i o n s ,   w h i l e   t h e   i n t e g r a t i o n   o f   a   ge n e ra t o r  a l l o w s   pr e l i m i n a r y   v a l i d a t i o n  o f   t h e   s y s t e m ’s   m e c ha ni c a l - to - e l e c t r i c a l   e n e r gy   c o n v e r s i o n   c a pa b i l i t y .   T h e   de v e l o pe d  t e s t   r i g  w a s   de s i gn e d  t o   r e pl i c a t e   ke y   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   r e a l     pi c o - h y dr o pow e r   e n v i r o n m e n t s   by   i n c o r po ra t i ng   c o n t r o l l e d  h y dra ul i c   c o n di t i o n s ,   c o n t i nuo us   w a t e r  c i r c ul a t i o n ,   a n d   a n  a dj us t a b l e   w a t e r   c ha nn e l .   T h e s e   f e a t ur e s   e na b l e   t h e   s y s t e m   t o   s i m ul a t e   l o w - h e a d  ri v e r   c o n di t i o n s   a nd  p r o v i de   a   s c a l a b l e   e xpe r i m e nt a l   p l a t f o r m   f or   e v a l u a t i n g  o v e r s h o t   w a t e r   w h e e l   p e r f o r m a n c e   pri o r  t o   de pl oy m e n t   i n  a c t u a l   ri v e r   s i t e s .     2. 2 .     Wat e r   v e l o c i ty   b y   th e   tr a je c to r y  m e th o d   In   a   h y dr o - b a s e d  e n e r gy   s y s t e m ,   t h e   w a t e r   t r a j e c t o r y   m e t h o d  pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n   de t e rm i ni n g   w a t e r   v e l o c i t y   a n d   f l o w   c h a ra c t e r i s t i c s   [17] ,   [ 18] .   T h i s   m e t h o d  i s   a da p t e d  f r o m   L a t t   e t   al .   [ 19] ,   w hi c h  i n v o l ve s   a na l y z i n g   t h e   x   a n d   y ,   t o   de t e rm i n e      us i ng  g r a v i t a t i o na l   a c c e l e r a t i o n  ( ) ,   a s   s t a t e d  i n  (1) .      =   √ 2   (1)     In  t h e   c o n t e xt   o f   t h e   o ve r s h o t   w a t e r  w h e e l   s e t up ,   t h e   w a t e r  t ra j e c t o r y   m e t h o d  i s   a pp l i e d   t o   r e gul a t e   t h e   w a t e r  f l ow   f r o m   t h e   w a t e r   t a nk  1  t o   t h e   b o t t l e   b l a de s ,   r e s ul t i n g  i n   di f f e r e n t   ge n e r a t i o n s   o f   w a t e r   v e l o c i t i e s .   T h e r e f o r e ,   t hi s   a dj us t m e n t   i s   e s s e n t i a l   t o   s e t   H   f r o m   0. 52 5  m   t o   1 . 169   m   a n d  Q   b e t w e e n   0. 01  m 3 / s   a n d     0. 02  m 3 / s ,   s i n c e   bo t h   H   a n d   Q   de pe n d   o n   t h e   v e l oc i t y .   T h e      upo n   i m p a c t   d i r e c t l y   i n f l ue n c e s   r s ,   F ,   τ,   a n d   ov e r a l l   e n e r gy   c o n v e r s i o n  e f f i c i e n c y   i n  t h e   B - B O W   s y s t e m .   F u rt h e r m o r e ,   F i gu r e   3   s h o w s   t h e   e xpe ri m e n t a l   m e a s u r e m e nt   s e t u p  us e d  t o   c a l c ul a t e      b a s e d  o n   h o r i z o nt a l   a nd  v e r t i c a l   di s pl a c e m e nt .   In  F i gu r e   3 ,   t h e   m e a s u r e m e nt   pa ra m e t e r s   us e d  t o   de t e r m i n e   t h e    .   T h e   s e t up   c o n s i s t s   o f   t w o  po i n t s ,   A   a n d  B .   P o i n t   A   r e p r e s e n t s   t h e   i ni t i a l   po s i t i o n   o f   t h e   f a l l i n g   w a t e r,   w h i l e   P o i nt   B   m a r ks   w h e r e   t h e   w a t e r   f i r s t   c o n t a c t s   t h e   B - B O W ’s   b l a de s ,   t o   i ni t i a t e   r o t a t i o n  a nd   e n e r gy   c o n v e r s i o n .   A ddi t i o n a l l y ,   t hi s   s e t up   de t e r m i n e s   t hr e e   c r uc i a l   pa ra m e t e r s   f o r  a na l y z i ng    ,   w hi c h  a re   x,   y ,   a n d   d i s pl a c e m e n t   di s t a n c e ,   A B .   W i t h  t h e s e   pa r a m e t e r s ,   t h e   v e l oc i t y   h e a d ,   ℎ ,   c a n  b e   t h e o r e t i c a l l y   c a l c ul a t e d  by   a ppl y i n g   B e rn o ul l i ’s   p r i n c i p l e   [20] ,  a s   s t a t e d  i n   ( 2).   A f t e r   t ha t ,   t h e   t o t a l   h e a d,   H ,   i s   de t e rm i n e d  b y   a ddi n g  ℎ   a n d  y ,   a s   p r e s e n t e d  i n   (3) .   N e xt ,   t h e   f l ow   r a t e ,   Q ,   i s   t h e   p r o duc t   o f      a nd  A ,   a s   i n  (4) .   T h e n ,   t h e   po t e nt i a l   po w e r   i s   a s s e s s e d  upo n  o b t a i n i n g   v a l ue s   fo r   H   a nd  Q   us i n g   (5) .     ℎ = 2 2   (2)     = + ℎ = + 2 4   (3)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A dv   A ppl   S c i     IS S N :   2252 - 8814       T e s t   r i g  d e v e l o pm e n t   f or   o v e r s ho t   w at e r   w he e l s   un de r   l ow - he ad,   l ow - f l ow   …   ( Iz z at i e   A k m al   Z ul k ar na i n )   1231   =      (4)      =   (5)           F i gu r e   3 .   W a t e r  t ra j e c t o r y   m e t h o d       M o r e ov e r ,   t h e   a n gl e   o f   i n c l i na t i o n ,   ,   o f   t h e   w a t e r  c ha nn e l   s i g n i f i c a n t l y   i n f l ue n c e s   t h e   v a l ue s   o f   x,   y ,   a n d   A B .   T h e   v a l ue   o f     i s   m e a s u r e d  m a n u a l l y   us i n g   a n  a n g l e   p r o t r a c t o r,   w h i l e   x  a n d  A B   a r e   o b t a i n e d   us i n g  a   m e a s u r i ng  t a pe ,   w h e r e   t h e   m e a s u r e m e n t   s t e ps   o f   ,   x ,   a n d  A B   a r e   t a ke n.   I n   t h i s   e xpe r i m e n t ,     i s   s e t   a t   10 ° ,   15 ° ,   2 0 ° ,   30 ° ,   40 ° ,   45 ° ,   a nd   50 ° .   A s   w a t e r  f l ow s   t hr o ug h   t h e   i n c l i n e d   w a t e r   c ha nn e l ,   t h e   po i nt   w h e r e   w a t e r   f i r s t   s t r i ke s   t h e   b o t t l e   b l a de   s ur f a c e   de t e r m i n e s   t h e   v a l ue   of   x.   S ub s e que n t l y ,   y   i s   d e r i v e d  us i n g   t r i go n o m e t ri c   f un c t i o n s ,   p a r t i c ul a rl y   by   a ppl y i n g  t h e   c o s i n e   f un c t i o n,   a s   i n   ( 6).     c o s ,     ( ° ) =      ,   ( )     ,    ( )   (6)     2. 3 .     H yd r au l i c   r o tar y   s ys te m     A   h y dr a u l i c   r o t a r y   s y s t e m   i n   h y dr o pow e r   i s   a   m e c ha n i s m   t h a t   c o n v e r t s   t h e   k i n e t i c   a n d  po t e n t i a l   e n e r gy   of   f l ow i n g  o r   f a l l i ng  w a t e r  i nt o   m e c ha n i c a l   r o t a t i o n  t hr o ug h   a   t u r b i n e   [21] .   I n  t h e   o ve r s h o t   w a t e r  w h e e l ,   t h i s   s y s t e m   pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n  t ra n s f o r m i n g   t h e   po t e n t i a l   e n e r gy   ge n e r a t e d  by   t h e   g r a v i t a t i o n a l   fo r c e   of   f a l l i n g   w a t e r  i nt o   r o t a t i o n a l   m o t i o n  [16] ,   [22] .   I t   c o n s i s t s   o f   s e v e r a l   c o m po n e n t s ,   i n c l ud i n g   t h e     w a t e r   w h e e l ,   c e n t ra l   s ha f t ,   b e a r i n gs   a nd  s up po r t s ,   a n d   a   t o rque   t ra n s m i s s i o n   s y s t e m   (ge a r   a n d   pu l l e y )  [20] .  E a c h   o f   t h e s e   c o m po n e n t s   c o nt r i b ut e s   t o   t h e   o ve r a l l   e f f i c i e n c y   of   t h e   e n e r gy   c o n v e r s i o n   p r o c e s s ,   a s   i l l us t ra t e d  i n   F i gu r e   4 .           F i gu r e   4 .   Co m po n e nt s   i n   t h e   h y dr a u l i c   r o t a r y   s y s t e m   o n   t h e   B - BO W   t ur b i n e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8814   Int   J   A dv   A ppl   S c i ,  V o l .   15,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   202 6 :   1227 - 1 238   1232   M e a n w hi l e ,   F i g u r e   5   hi g h l i g ht s   t h e   i nt e g r a t i o n   o f   a   c ha i n - d ri v e n   t o r que   t ra n s m i s s i o n  s y s t e m ,   w hi c h  r e gul a t e s   r o t a t i o na l   m o t i o n  b e t w e e n   t h e   d ri v i ng   s p r o c ke t ,   na m e l y   ge a r  A   a n d   t h e   d ri v e n  s p r o c ke t ,   na m e l y   ge a r  B .   T h e   s y s t e m   ut i l i z e s   ge a r s   c o m b i n e d  w i t h  a   c h a i n   dri v e   t o   t r a n s f e r   t o r que   a n d   s pe e d  o ve r   l o nge r  di s t a n c e s .   T h e s e   ge a r s   c o n s i s t   o f   48  t e e t h   o n   t h e   d r i v e n   s pr o c ke t   a n d  19   t e e t h   o n   t h e   d r i v i n g   s p r o c ke t ,   r e s ul t i n g  i n   a   ge a r   ra t i o   o f   1: 2. 5.   T h i s   m e a n s   t ha t   t h e   d ri v i ng  s p r o c ke t   (ge a r   B )  m us t   r o t a t e   2 . 5  t i m e s   f o r   t h e   dri v e n  s p r o c ke t   (ge a r  A )   t o   c o m pl e t e   o n e   f ul l   r o t a t i o n .   A ddi t i o n a l l y ,   t w o   u n i t s   o f   pi l l o w   b l oc k  b e a r i ngs     (U CF   312)  a r e   i n s t a l l e d  t o   s up po r t   t h e   c e n t ra l   s h a f t ,   m i ni m i z i n g   f ri c t i o n  a nd  f a c i l i t a t i n g  s m o o t h   r o t a t i o n .   M o r e ov e r ,   t h e   r o t a t i o na l   s pe e d  o f   t h e   w a t e r   w h e e l ,   r s ,   i s   o n e   o f   t h e   pa ra m e t e r s   i n  t h e   h y dr a u l i c   r o t a r y   s y s t e m ,   a n d  i t   di r e c t l y   i n f l ue n c e s   a n g ul a r  v e l o c i t y   a n d  m e c ha n i c a l   po w e r ,   P m e c h .   T h e r e f o r e ,   t o  m e a s u r e   r s ,   a   d i gi t a l   t a c h o m e t e r   i s   us e d  t o   de t e c t   t h e   s pe e d  of   t h e   r o t a t i n g   t u r b i n e   b l a de s   i n  r e v o l ut i o n s   pe r  m i n u t e   ( r p m ) .   T h e   t a c h o m e t e r   ( m o de l :   O n o s o kki   H T - 4200 )  f un c t i o n s   by   e m i t t i n g   a   l a s e r  b e a m   t o w a r d   a   r e f l e c t i v e   s t r i p   a t t a c h e d   t o   t h e   s pu r  ge a r s ,   a s   s h o w n   i n  F i g u r e   5 .   A s   t h e   b e a m   r e f l e c t s   t o   t h e   s e n s o r,   t h e   de v i c e   c a l c ul a t e s   s pe e d  b a s e d  o n  t h e   f r e que n c y   of   r e f l e c t e d  pul s e s .   O n c e   t h e   r s   i s   o b t a i n e d,   i t   i s   c o n v e rt e d  i nt o   a n gul a r  v e l o c i t y ,   ⍵   us i n g   (7) .   F o r  t hi s   h y dra ul i c   r o t a r y   a n a l y s i s ,   t h e r e   a r e   t w o   s e pa r a t e s     m e a s u r e m e n t s   t ha t   w i l l   b e   t a ke n :   r s (A )   f o r   ge a r   A   a nd  r s (B )  f o r   ge a r   B .     ⍵ = 2 ∙ 60   (7)           F i gu r e   5 .   H T   4 200  us e d  t o   m e a s u r e   r s   o n   ge a r  A   a n d   ge a r  B       T h e     m e a s ur e d  a t   g e a r   A   r e pr e s e n t s   t h e   s p e e d  of  t h e   w a t e r   w h e e l ,   a s   t h i s   g e a r   i s   di r e c t l y  c o n n e c t e d  t o   t h e   m a i n   s h a f t   of   t h e   w a t e r   w h e e l .   M e a n w h i l e ,   g e a r   B   c o r r e s p o n ds   t o   t h e   s p e e d  a t   t h e   ge n e r a t o r   ( m o d e l :   g ol d e n   m o t o r ,   902 - 3 6V - 24 R - 902 ).   D u e   t o   t h e   1: 2. 5  g e a r   r a t i o ,   g e a r   B   r o t a t e s   a ppr o xi m a t e l y   15 0%  f a s t e r   t h a n  g e a r   A ,   e n a b l i n g  a   h i g h e r   r s   i n put   t o   t h e   ge n e r a t o r   a n d  e n h a n c i n g  e l e c t r i c a l   o ut put   p e r fo r m a n c e .   N e xt ,   t h e   τ  i s   c a l c ul a t e d  us i n g  (8),   w h e r e   R  r e fe r   t o   t h e   r a di u s   of   t h e   w a t e r   w h e e l ,   o n c e   t h e   F   i s   ob t a i n e d.   L a s t l y ,   t h e     c a n   be   c a l c ul a t e d  s i n c e   i t   i s   t h e   pr o d uc t   of   t h e   τ  a n d  ⍵   of  t h e   w a t e r   w h e e l ,   a s   s t a t e d  i n   (9).     =    (8)     = ⍵   (9)     F ur t h e r m o r e ,   t h e   w a t e r   w h e e l ’s   h y dr a ul i c   r o t a r y   s y s t e m   i s   fur t h e r   o pt i m i z e d   t h r o ugh   a   pa r a m e t r i c   a n a l y s i s   w h e r e   v a r i a b l e   pa r a m e t e r s   s u c h   a s   n um be r   of  bo t t l e s   ( B c ),   b l a d e   op e n i n g  a n gl e s   ( b ),   a n d  n um be r   of   bl a d e s   ( B ) ,   a r e   a dj us t e d  t o   m a xi m i z e   e ff i c i e n c y ,   a s   l i s t e d  i n   T a b l e   1.       T a b l e   1 .   D i f f e r e n t   c o n f i gu r a t i o n s   o f   t h e   B - B O W   t ur b i n e   N u m b e r   o f  b l a d e s   N u m b e r   o f  b o t t l e s   Bl a d e   o p e n i n g   a n g l e s   4   3   0 ° ,   6 0 ° ,   1 2 0 ° ,   1 8 0 °   4   0 ° ,   6 0 ° ,   1 2 0 ° ,   1 8 0 °   5   0 ° ,   6 0 ° ,   1 2 0 ° ,   1 8 0 °   8   3   0 ° ,   6 0 ° ,   1 2 0 ° ,   1 8 0 °   4   0 ° ,   6 0 ° ,   1 2 0 ° ,   1 8 0 °   5   0 ° ,   6 0 ° ,   1 2 0 ° ,   1 8 0 °   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A dv   A ppl   S c i     IS S N :   2252 - 8814       T e s t   r i g  d e v e l o pm e n t   f or   o v e r s ho t   w at e r   w he e l s   un de r   l ow - he ad,   l ow - f l ow   …   ( Iz z at i e   A k m al   Z ul k ar na i n )   1233   3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   T a b l e   2  s h o w s   t h e   r e s ul t   o f   w a t e r   v e l o c i t y   a n d   w a t e r  h e a d   c a l c ul a t i o n  w h i l e   v a r y i n g  d i f fe r e nt   a n gl e s   of   i n c l i n a t i o n ,     o f   t h e   w a t e r  c ha nn e l .   A s   t h e   a ngl e   o f   i n c l i na t i o n   i n c r e a s e d,   t h e   v a l ue   o f   H ,   w h i c h  i s   t h e   s u m   of   ℎ   a nd  y ,   v a r i e d  a c c o r di n g l y .   T h e   hi g h e s t      w a s   r e c o r de d  a t   t h e   l o w e s t   i n c l i n a t i o n   a n g l e   o f   10 °   w i t h  a   v a l ue   o f   4. 519   m / s ,   w h e r e a s   l o w e r   v e l o c i t i e s   w e r e   o b s e rv e d  a t   h i g h e r  a n g l e s ,   i n d i c a t i n g   t h e   i m p a c t   of  i n c l i na t i o n  o n  w a t e r  f l ow   dy n a m i c s .   T h i s   t r e nd   s u gge s t s   t ha t   l o w e r   a ngl e s   r e duc e   y ,   l e a di n g   t o   l o w e r   v e l o c i t i e s   a n d  a f f e c t i n g   e n e r gy   t r a n s f e r  e ff i c i e n c y   i n  t h e   B - B O W   t u r b i n e .       T a b l e   2 .   C a l c ul a t e d   v a l ue   o f      a n d   H   w h i l e   v a r y i n g     S t e p s   M e t h o d s   V a l u e   1 :     ( ° )   A n g l e   p ro t ra c t o r   10   15   20   30   40   45   50   2 :   AB   ( m )   M e a s u ri n g   t a p e   0 . 7 4   0 . 6 4   0 . 5 9   0 . 6   0 . 6 4   0 . 6 3   0 . 8 7   3 :   x   (m )   M e a s u ri n g   t a p e   0 . 1 3   0 . 1 7   0 . 2   0 . 3   0 . 4 1   0 . 4 5   0 . 6 7   4 :   y   (m )   cos =      0 . 7 3   0 . 6 2   0 . 5 5   0 . 5 2   0 . 4 9   0 . 4 5   0 . 5 6   5 :      ( m / s )    = √ 2     4 . 5 1 9   3 . 3 8   2 . 7 1   2 . 1 0 3   1 . 6 9 3   1 . 4 9 4   1 . 5 1 2   6 :   ℎ   ( m )   ℎ = 2 2     1 . 0 4 1   0 . 5 8 2   0 . 3 7 4   0 . 2 2 5   0 . 1 4 6   0 . 1 1 4   0 . 1 1 7   7 :   H   ( m )   = + ℎ     1 . 1 6 9   0 . 7 4 7   0 . 5 7 6   0 . 5 2 5   0 . 5 5 7   0 . 5 5 9   0 . 7 8 3       A c c o r di n g  t o   T a b l e   2,   t h e   fi r s t   s t e p   i s   s e t t i n g  t h e     us i n g  a n   a n gl e   pr o t r a c t o r   be fo r e   a l l ow i n g  t h e   w a t e r   t o   f l ow .   T h e n ,   fo l l ow e d  by   s t e p s   2  a n d  3,   x  a n d  AB   a r e   m e a s ur e d  u s i n g  a   m e a s ur i n g  t a pe .   N e xt ,   s t e p   4  i n vo l ve s   c a l c ul a t i n g  y   us i n g  t h e   s i n e   f un c t i o n .   In   s t e p  5,   t h e      i s   de t e r m i n e d  b a s e d  o n   t h e   m e a s ur e d   v a l u e s   of   x   a n d  y .   F i n a l l y ,   s t e ps   6  a n d  7  a r e   us e d  t o   c o m p ut e   t h e   ℎ   a n d  H ,   r e s p e c t i ve l y .   F i g ur e   6  s h ow s   t h e   gr a ph   de r i v e d  b a s e d  o n   t h e   r e l a t i o n s h i p  be t w e e n   t h e   i n c l i n a t i o n   a n gl e ,   w a t e r   ve l oc i t y ,   a n d  w a t e r   h e a d.           F i gu r e   6 .   R e l a t i o n s h i p  b e t w e e n   i n c l i na t i o n   a n g l e ,   w a t e r   v e l o c i t y ,   a nd  w a t e r   h e a d       T h e   gr a ph   i n   F i gur e   6  i n di c a t e s   t h a t   a t   l ow e r   ,   pa r t i c ul a r l y   a t   1 0 ° ,   t h e      r e a c h e s   i t s   m a xi m um   v a l u e   of   4. 519  m / s ,   c o r r e s p o n di n g  t o   t h e   h i gh e s t   w a t e r   h e a d,   1. 169  m .   A s     i n c r e a s e s ,   a   s h a r p  de c l i n e   i n   ve l oc i t y   i s   obs e r ve d,   s t a b i l i z i n g   a r o un d  1. 49 4  m / s   a t   45 °   of  i n c l i n a t i o n   a n gl e .   C o n ve r s e l y ,   t h e   w a t e r     h e a d  s h ow s   a n   o p p o s i t e   t r e n d,   w i t h   t h e   m a xi m um   H   of  1. 1 69   m   oc c ur r i n g  a t   l ow   a n gl e s   be fo r e   d e c r e a s i n g   t o   i t s   m i n i m um   v a l u e   of   0. 525  m .   T h i s   i n ve r s e   r e l a t i o n s h i p  s ug ge s t s   t h a t   i n c r e a s i n g  t h e   i n c l i n a t i o n   a n gl e   r e du c e s   bot h   t h e   ki n e t i c   a n d  h y dr a ul i c   p ot e n t i a l   a v a i l a b l e   fo r   e n e r g y   c a pt ur e ,   pr i m a r i l y   d u e   t o   r e du c e d   ve r t i c a l   di s pl a c e m e n t .   F ur t h e r m o r e ,   o n e   of   t h e   pr i m a r y   a d v a n t a g e s   of  t h e   w a t e r   t r a j e c t o r y   m e t h o d  i s   i t s   s i m pl i c i t y   a n d  a c c ur a c y   i n   e s t i m a t i n g  w a t e r   ve l oc i t y   w i t h out   r e qui r i n g  c o m pl e x  i n s t r um e n t a t i o n .   F i gur e   7   c o m pa r e s   w a t e r   ve l oc i t y   m e a s ur e m e n t s   obt a i n e d  u s i n g  t h e   w a t e r   t r a j e c t o r y   a n d  c o n ve n t i o n a l   b u c ke t   m e t h o d s   a t   di ffe r e n t   i n c l i n a t i o n   a n gl e s .   Bo t h   m e t h o d s   s h ow   a   d e c r e a s i n g  ve l oc i t y   t r e n d  w i t h   i n c r e a s i n g  i n c l i n a t i o n   a n gl e .   F i gur e   7(a )  pr e s e n t s   t h e   t r a j e c t o r y   m e t h o d  r e s ul t s ,   w h i l e   F i gur e   7( b)  s h ow s   t h e   b u c k e t   m e t h o d  r e s ul t s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8814   Int   J   A dv   A ppl   S c i ,  V o l .   15,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   202 6 :   1227 - 1 238   1234       (a )   (b )     F i gu r e   7 .   Co m p a r i s o n  o f   w a t e r   v e l o c i t y   a c r o s s   di f fe r e n t   i n c l i na t i o n   a n g l e s   us i n g   ( a )  t h e   w a t e r  t ra j e c t o r y   a n d  (b )  t h e   b uc ke t   m e t h o d       R e fe rr i n g   t o   F i g u r e   7,   t h e   w a t e r  t ra j e c t o r y - b a s e d  a pp r o a c h  c o n s i s t e n t l y   pr o duc e d  w a t e r  v e l oc i t y   v a l ue s   t ha t   w e r e   i n   c l o s e   a gr e e m e n t   w i t h  di r e c t   m e a s u r e m e nt s ,   de m o n s t ra t i ng  s t r o n g  r e pe a t a b i l i t y   a c r o s s   f i ve   t r i a l s .   I n   c o n t ra s t ,   t h e   b uc ke t   m e t h o d  t e nde d  t o   u n de r e s t i m a t e   v e l o c i t y ,   l a r ge l y   due   t o   m e a s ur e m e n t   un c e rt a i n t i e s   a n d  t h e   i n f l ue n c e   o f   h um a n  e rr o r .   F a c t o r s   s uc h   a s   i n c o n s i s t e nt   t i m i n g  du ri n g  w a t e r   c o l l e c t i o n ,   i n c o m pl e t e   f i l l i n g   o f   t h e   b uc ke t ,   a n d   s pi l l a ge   du r i ng  ha n dl i ng  i n t r o duc e d  v a ri a b i l i t y   t ha t   r e duc e d   t h e   a c c ura c y   of   t hi s   m e t h o d  [23] .   T h i s   c o m pa r i s o n   hi g hl i g ht s   t ha t   t h e   w a t e r   t ra j e c t o r y   m e t h o d  n o t   o nl y   m i ni m i z e s   o pe r a t o r - de pe n de n t   e rr o r s   b ut   a l s o   pr o v i de s   a   m o r e   r e l i a b l e   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   a c t u a l   h y dr a ul i c   c o n d i t i o n s   a c t i n g   o n  t h e   w a t e r   w h e e l .   T a b l e   3  s u m m a r i z e s   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   u n c e r t a i nt y   a n a l y s i s   f o r   bo t h   m e t h o ds   o f   w a t e r   v e l o c i t y   de t e r m i n a t i o n   a c r o s s   di f f e r e n t   i n c l i n a t i o n  a n gl e s .   U n c e rt a i nt y   a na l y s i s   i s   a   s y s t e m a t i c   a pp r o a c h  us e d  t o  qua n t i fy   t h e   r e l i a b i l i t y   a n d  v a r i a b i l i t y   of   e xpe r i m e n t a l   m e a s u r e m e nt s   by   e v a l ua t i n g   t h e   r a nge   o f   po s s i b l e   e rr o r s   i n   t h e   da t a .   T h e   w a t e r  t ra j e c t o r y   m e t h o d  r e l i e s   o n  ge o m e t r i c a l   m e a s u r e m e nt s   o f   di s pl a c e m e nt   a n d  c h a nn e l   a n gl e   [24] ,   w h i l e   t h e   b uc ke t   m e t h o d  de pe n ds   o n  t h e   o pe ra t o r ’s   a b i l i t y   t o   c o l l e c t   a n d   m e a s u r e   di s c ha r ge d  w a t e r,   w h i c h   i s   m o r e   p r o n e   t o   h u m a n  e rr o r .   B a s e d  o n   t h e   t a b l e ,   t h e   w a t e r   t r a j e c t o r y   m e t h o d   c o n s i s t e n t l y   pr o duc e s   l ow   s t a n da rd  de v i a t i o n s   b e t w e e n   0. 0 59  t o   0 . 066   m / s ,   y i e l di n g   u n c e rt a i n t i e s   o f   a bo ut     ±  0. 0 3  m / s .   I n   c o n t ra s t ,   t h e   b uc ke t   m e t h o d  e xhi b i t e d  m uc h  hi g h e r   s t a n d a r d  de v i a t i o n s   up  t o   0. 64  m / s   a n d   un c e rt a i n t i e s   e xc e e di n g  ±  0 . 287   m / s   a t   c e rt a i n  a n gl e s .       T a b l e   3 .   U n c e rt a i n t y   a n a l y s i s   fo r   w a t e r   t ra j e c t o r y   vs   b uc ke t   m e t h o ds   In c l i n a t i o n   a n g l e ,     W a t e r   t ra j e c t o ry   m e t h o d   Bu c k e t   m e t h o d   M e a n   (m / s )   S t a n d a rd   d e v i a t i o n   (m / s )   U n c e r t a i n t y   ±   ( m / s )   M e a n   (m / s )   S t a n d a rd   d e v i a t i o n   (m / s )   U n c e r t a i n t y   ±   ( m / s )   10   4 . 4 3 7   0 . 0 6 4   0 . 0 2 9   4 . 1 0 5   0 . 2 1 2   0 . 0 9 5   15   3 . 3 0 2   0 . 0 6 2   0 . 0 2 8   2 . 8 1 5   0 . 4 0 6   0 . 1 8 2   20   2 . 6 3 0   0 . 0 6 3   0 . 0 2 8   2 . 1 2 7   0 . 6 4 2   0 . 2 8 7   30   2 . 0 2 5   0 . 0 6 2   0 . 0 2 8   1 . 5 2 1   0 . 4 0 7   0 . 1 8 2   40   1 . 6 1   0 . 0 6 6   0 . 0 2 9   1 . 1 5 6   0 . 4 8 0   0 . 2 1 5   45   1 . 4 1 6   0 . 0 5 9   0 . 0 2 6   0 . 7 8 2   0 . 4 8 7   0 . 2 1 8   50   1 . 4 2 9   0 . 0 6 4   0 . 0 2 9   0 . 9 9   0 . 4 4 7   0 . 2       T h e   u n c e r t a i nt y   a n a l y s i s   c o n f i r m s   t ha t   t h e   de v e l o pe d  t e s t   r i g  i s   c a p a b l e   of   ge n e r a t i ng  r e l i a b l e   a n d   r e p r o duc i b l e   ve l oc i t y   m e a s ur e m e n t s   u n de r   l o w - h e a d,   l ow - f l ow   c o n di t i o n s .   T h e   c o n s i s t e nt l y   n a rr o w   un c e rt a i n t y   m a r g i n s   o f   t h e   w a t e r   t r a j e c t o r y   m e t h o d  de m o n s t ra t e   i t s   r o b us t n e s s   a n d   s ui t a b i l i t y   a s   t h e   p r e f e r r e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A dv   A ppl   S c i     IS S N :   2252 - 8814       T e s t   r i g  d e v e l o pm e n t   f or   o v e r s ho t   w at e r   w he e l s   un de r   l ow - he ad,   l ow - f l ow   …   ( Iz z at i e   A k m al   Z ul k ar na i n )   1235   m e a s u r e m e nt   a pp r o a c h ,   w h e r e a s   t h e   l a r ge r  de v i a t i o n s   a s s o c i a t e d  w i t h  t h e   b uc ke t   m e t h o d  hi g h l i g ht   t h e   i n f l ue n c e   o f   h u m a n  e rr o r  o n  e xpe r i m e nt a l   a c c ura c y .   T h e s e   f i n di ngs   i n di c a t e   t h a t   t h e   t r a j e c t o r y   m e t h o d  pr o v i de s   a   s t a t i s t i c a l l y   m o r e   r e l i a b l e   e s t i m a t i o n  o f   w a t e r   v e l o c i t y   un de r  l o w - h e a d  a n d   l o w - f l ow   c o n di t i o n s ,   t h e r e by   i m p r o v i n g  t h e   r o b us t n e s s   of   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n  fo r   pi c o - h y dr o pow e r   s y s t e m s .   F i gur e   8  p r e s e n t s   t h e   u n c e rt a i n t y   a n a l y s i s   r e s ul t s   t ha t   hi g hl i g ht   t h e   r o b us t n e s s   of   t ra j e c t o r y   m e t h o d  c o m pa r e d  t o   b uc ke t   m e t h o d.           F i gu r e   8 .   M e a s u r e m e n t   u n c e rt a i n t y   o f   w a t e r   v e l o c i t y   fo r   t h e   t ra j e c t o r y   m e t h o d  a n d   b uc ke t   m e t h o d  a c r o s s   di f fe r e nt   i n c l i na t i o n  a n g l e s       A c r o s s   a l l   i n c l i n a t i o n   a n gl e s ,   t h e   t r a j e c t o r y   m e t h o d  c o n s i s t e nt l y   pr o duc e d  v e r y   n a rr o w   u n c e r t a i nt y   m a r g i n s   (±   0. 0 26  -   0. 03 2  m / s ),   c o n f i rm i n g   i t s   h i g h  r e pe a t a b i l i t y   a nd  r e s i s t a n c e   t o   o pe r a t o r - de pe nde nt   e rr o r s .   In  c o nt r a s t ,   t h e   b uc ke t   m e t h o d  de m o n s t ra t e d   m uc h  l a rge r  u n c e r t a i n t y   v a l ue s ,   ra n g i n g   f r o m   ±   0. 0 9   m / s   a t   l ow   a n gl e s   t o   a   pe a k  o f   ±  0. 287   m / s   a t   20 ° ,   r e f l e c t i n g  t h e   i n f l ue n c e   o f   h um a n   ha n dl i n g  f a c t o r s   s uc h   a s   s pi l l a ge ,   t i m i n g   e rr o r s ,   a n d   i n c o m pl e t e   w a t e r  c o l l e c t i o n .   T hi s   di s pa ri t y   r e i n f o r c e s   t h a t   w hi l e   b o t h   m e t h o ds   c a pt u r e   t h e   ge n e ra l   v e l oc i t y   t r e n ds ,   t h e   t ra j e c t o r y   m e t h o d  p r o v i de s   a   m o r e   p r e c i s e   a n d  s t a t i s t i c a l l y   r e l i a b l e   m e a s u r e m e nt ,   t h e r e by   s t r e n gt h e n i ng  t h e   c r e di b i l i t y   of   t h e   t e s t   r i g   r e s ul t s   u n de r   l o w - h e a d  a nd  l o w - f l ow   c o n di t i o n s .   O v e r a l l ,   t h e   s t a t i s t i c a l   e v a l u a t i o n   b a s e d  o n   s t a n d a r d  de v i a t i o n   a n d   m e a s u r e m e n t   u n c e r t a i nt y   pr o v i de s   qua n t i t a t i v e   e v i de n c e   of   t h e   r e pe a t a b i l i t y   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   e xpe ri m e nt a l   m e a s u r e m e n t s ,   s uppo rt i ng  t h e   r o b us t n e s s   of  t h e   de v e l o pe d  t e s t   r i g   u n de r  l o w - h e a d   a n d   l o w - f l ow   c o n di t i o n s .   T h e s e   s t a t i s t i c a l   i n di c a t o r s   a l s o   s t r e n gt h e n  t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   de r i v e d  pe r f o r m a n c e   p a r a m e t e r s ,   i n c l u di n g   v e l oc i t y   a n d   e ff i c i e n c y .   I n   a dd i t i o n ,   t h e   us e   of   r e c y c l a b l e   P E T   b o t t l e   b l a de s   de m o n s t ra t e s   t h e   po t e n t i a l   o f   l ow - c o s t   a nd  e n v i r o n m e n t a l l y   s us t a i na b l e   m a t e ri a l s   f o r   s m a l l - s c a l e   h y dr o pow e r   de v e l o pm e n t ,   pa rt i c ul a rl y   i n   ru r a l   o r   r e s o ur c e - l i m i t e d  e n v i r o n m e n t s .   Co m pa r e d  w i t h  o t h e r  pi c o - h y dr o pow e r   t u r b i n e s ,   s uc h  a s   c r o s s f l ow ,   K a pl a n,   a n d   p r o pe l l e r   t u r b i n e s ,   w h i c h  ge n e ra l l y   o pe r a t e   m o r e   e ff i c i e n t l y   un de r   m o de r a t e   t o   h i g h  h y dr a u l i c   h e a ds   [ 25] ,   t h e   o v e r s h o t   w a t e r   w h e e l   o ffe r s   a   p ra c t i c a l   a l t e rn a t i v e   f o r   l o w - h e a d  a n d   l o w - f l ow   e n v i r o nm e nt s .   I n  s uc h  c o n d i t i o n s ,   c o n v e n t i o n a l   t u r b i n e s   o f t e n   e xpe r i e n c e   r e duc e d  e ff i c i e n c y   o r   r e qu i r e   m o r e   c o m pl e x  h y dr a ul i c   c o n t r o l   s y s t e m s ,   w h e r e a s   t h e   o v e r s h o t   w a t e r  w h e e l   c a n  o pe r a t e   e f fe c t i ve l y   us i n g   s i m pl e   g ra v i t a t i o na l   w a t e r    i n f l ow   [26] .  T hi s   c ha r a c t e r i s t i c   hi g hl i g ht   t h e   r e l e v a n c e   o f   t h e   de v e l o p e d  t e s t   r i g   f o r  e v a l ua t i n g   w a t e r  w h e e l   pe r f o r m a n c e   i n   ru r a l   p i c o - h y dr o pow e r   a ppl i c a t i o n s   w h e r e   h y dra ul i c   r e s o ur c e s   a r e   l i m i t e d.   F r o m   a   l o n g - t e rm   s us t a i na b i l i t y   pe r s pe c t i v e ,   t h e   us e   o f   r e c y c l a b l e   P E T   b o t t l e   b l a de s   p r o v i de s   a n  e n v i r o n m e n t a l l y   f r i e ndl y   a n d  l o w - c os t   m a t e r i a l   o pt i o n   f o r   s m a l l - s c a l e   h y dr o pow e r   s y s t e m s .   I n   a ddi t i o n,   t h e   s i m pl e   m e c h a ni c a l   c o n f i gu r a t i o n  o f   t h e   o ve r s h o t   w a t e r   w he e l   r e duc e s   m a i nt e n a n c e   c o m pl e xi t y   c o m pa r e d   w i t h  m o r e   s o ph i s t i c a t e d  t u r b i n e   t e c hn o l o gi e s .   T h e   l o w - h e a d  a nd  l o w - f l ow   o pe r a t i ng  c ha ra c t e ri s t i c s   a l s o  m i ni m i z e   d i s t u r b a n c e   t o   na t u ra l   r i v e r  f l ow ,   m a ki ng  t h e   s y s t e m   s ui t a b l e   f o r   e n v i r o n m e nt a l l y   s e n s i t i v e   r u r a l   pi c o - h y dr o pow e r   a p pl i c a t i o n s .   F ut u r e   r e s e a r c h  m a y   f ur t h e r  i m p r o v e   t h e   de v e l o pe d  t e s t   r i g  b y   a ppl y i n g  c o m put a t i o na l   f l ui d   d y n a m i c s   m o de l l i n g  t o   a na l y z e   t h e   de t a i l e d  w a t e r  f l ow   b e h a v i o r   a r o u n d  t h e   w a t e r  w h e e l   b l a de s .   I n  a ddi t i o n ,   Io T - b a s e d  m o n i t o r i ng   s y s t e m s   c o ul d  b e   i n t r o duc e d  t o   e na b l e   r e a l - ti m e   pe r f o r m a n c e   m o n i t o r i ng  a n d   d a t a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8814   Int   J   A dv   A ppl   S c i ,  V o l .   15,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   202 6 :   1227 - 1 238   1236   c o l l e c t i o n   f o r   pi c o - h y dr o pow e r   i n s t a l l a t i o n s   [2 7] .   T h e   p r o po s e d  s y s t e m   m a y   a l s o   b e   e xpl o r e d  a s   p a rt   o f  h y b r i d  r e n e w a b l e   e n e r gy   s y s t e m s ,   s uc h  a s   i nt e g r a t i o n  w i t h  s o l a r  p h o t o vo l t a i c   s y s t e m s   o r   ru r a l   m i c r o g r i ds ,   t o  i m p r o v e   e n e r gy   r e l i a b i l i t y   i n  r e m o t e   c o m m u n i t i e s   [2 8] .   T h e   de v e l o pe d  t e s t   r i g  r e p r e s e n t s   a   p ra c t i c a l   e ngi n e e ri n g  c o nt r i b ut i o n   t o   pi c o - h y dr o pow e r   r e s e a r c h  by   pr o v i di n g   a   l o w - c o s t ,   s i m p l e ,   a nd  r e pl i c a b l e   e xpe r i m e nt a l   s e t up   f o r   e v a l ua t i ng  o v e r s h o t   w a t e r   w h e e l   pe r f o r m a n c e   u n de r  l o w - h e a d  a n d  l o w - f l ow   c o n di t i o n s ,   po s i t i o n i n g   t hi s   w o r k  w i t h i n  a p pl i e d   r e n e w a b l e   e n e r gy   e n gi n e e r i n g   a nd  e xpe r i m e n t a l   h y dr o po w e r   r e s e a r c h.   T h e   s y s t e m   us e s   a dj us t a b l e   h y dr a u l i c   p a ra m e t e r s ,   c o n t i n uo us   w a t e r  c i r c ul a t i o n,   a n d   h y dr a u l i c   r o t a r y   a na l y s i s   t o   e v a l ua t e   t u r b i n e   pe r f o r m a n c e   u n de r  c o n di t i o n s   s i m i l a r  t o   r u ra l   p i c o - h y dr o pow e r   e n v i r o nm e n t s .   T h i s   de s i g n   a l l o w s   r e s e a r c h e r s   t o   s t udy   s m a l l - s c a l e   h y dr o pow e r   t e c hn o l o gi e s   us i n g   a   p r a c t i c a l   a n d   a c c e s s i b l e   e xpe r i m e n t a l   s y s t e m .   F r o m   a n  a ppl i e d   s c i e n c e s   a nd  i n f o r m a t i o n  t e c hn o l o gy   (IT )  pe r s pe c t i v e ,   t h e   e xpe ri m e n t a l   s e t up  a l s o   o ff e r s   po t e n t i a l   f o r   i nt e g r a t i o n   w i t h   di gi t a l   m o ni t o r i n g   a n d   s m a rt   e n e r gy   s y s t e m s .   F o r  e xa m pl e ,   t h e   t e s t   ri g   c o ul d  b e   e qui p pe d  w i t h  Io T   s e n s o r s  a n d  c l o ud - b a s e d  m o n i t o r i n g   p l a t f o r m s   t o   e n a b l e   r e a l - t i m e   da t a   c o l l e c t i o n   a n d   pe r f o r m a n c e   a na l y s i s .   T hi s   c a pa b i l i t y   c a n   s uppo rt   d a t a - d ri v e n   o pt i m i z a t i o n,   r e m o t e   m o ni t o ri n g ,   a n d  b e t t e r  m a na ge m e n t   o f   s m a l l - s c a l e   r e n e w a b l e   e n e r gy   s y s t e m s .       4.   C O N C LU S I O N   T h i s   s t u dy   de ve l o p e d  a nd   v a l i d a t e d   a   r e l i a b l e   w a t e r  t e s t   r i g  f o r  o v e r s h o t   w a t e r  w h e e l s   o pe ra t i n g   unde r  l o w - h e a d  a nd  l o w - f l ow   c o n di t i o n s ,   a dd r e s s i n g   a n  i m po r t a nt   g a p  i n   p i c o - h y dr o pow e r   r e s e a r c h.   T h e   pr o po s e d  s y s t e m   i n t e g r a t e s   a n  a dj us t a b l e   w a t e r  c h a nn e l   a n d   t h e   w a t e r  t ra j e c t o r y   m e t h o d  t o   r e gul a t e   h y dra ul i c   pa r a m e t e r s   a n d   s i m u l a t e   n e a r - r e a l   p i c o - h y dr o pow e r   e n v i r o nm e nt s .   T h e   t e s t   ri g   o pe ra t e d   w i t h i n  a   h y dr a u l i c   ra n ge   o f   0. 525   -   1. 169  m   h e a d  a n d  0. 01   -   0 . 02  m ³ / s   f l ow   r a t e ,   de m o n s t ra t i n g  s t a b l e   a n d  c o nt r o l l a b l e   e xpe r i m e nt a l   c o n d i t i o n s .   T h e   r e s ul t s   i n d i c a t e   t h a t   c ha nn e l   i n c l i n a t i o n  s i g ni f i c a n t l y   i n f l ue n c e s   w a t e r  v e l o c i t y   a n d   e n e r gy   t r a n s f e r ,   w hi c h  a r e   i m po rt a nt   f a c t o r s   i n   w a t e r w h e e l   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n.   I n   a dd i t i o n,   un c e rt a i n t y   a n a l y s i s   c o n f i r m e d  t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   t ra j e c t o r y   m e t h o d,   p r o duc i n g  l o w   s t a n da rd  de v i a t i o n s   (0. 059   -   0. 0 66   m / s )   a n d   m e a s u r e m e n t   u n c e r t a i nt y   of   a pp r o xi m a t e l y   ±   0. 03   m / s ,   c o m pa r e d   w i t h  l a r ge r   v a r i a b i l i t y   ob s e r v e d  i n   t h e   b uc ke t   m e t h o d.   O v e ra l l ,   t h e   de v e l o pe d  B - B O W   t e s t   r i g   p r o v i de s   a   p r a c t i c a l   a n d  de pe n da b l e   e xpe r i m e n t a l   p l a t f o r m   f o r   e v a l ua t i ng   o v e r s h o t   w a t e r  w h e e l   pe r f o r m a n c e   u n de r  l o w   h y dr a ul i c   r e s o ur c e s ,   s uppo r t i n g   t h e   de v e l o pm e n t   a n d   f ut u r e   o pt i m i z a t i o n   o f   s us t a i n a b l e   p i c o - h y dr o pow e r   t e c hn o l o gi e s   fo r   r u ra l   e l e c t ri f i c a t i o n .       A C K N O WL ED G M EN TS   T h e   a ut h o r s   g r a t e f ul l y   a c kn o w l e dge   U n i v e r s i t i   T e k n i k a l   M a l a y s i a   M e l a ka   (U T e M )  f o r   p r o v i di n g   t h e   f a c i l i t i e s   a n d   s uppo rt   t h a t   e n a b l e d  t h i s   s t udy .       F U N D I N G   I N F O R M A TI O N   T h i s   s t u dy   i s   f u n de d  b y   M i ni s t r y   o f   H i gh e r  E duc a t i o n  of   M a l a y s i a   t hr o ug h  t h e   F u nda m e nt a l   R e s e a r c h  G r a nt   S c h e m e ,   N o :   F R G S / 1/ 202 4/ T K 08/ U T E M / 02 / 6.       A U TH O R   C O N TR I B U TI O N S   S TA T EM EN T   T h i s   j o urna l   us e s   t h e   Co n t ri b ut o r  R o l e s   T a xo n o m y   (CR e di T )  t o   r e c o gn i z e   i n d i v i dua l   a ut h o r  c o n t ri b ut i o n s ,   r e duc e   a ut h o r s hi p   di s pu t e s ,   a n d   f a c i l i t a t e   c o l l a bo r a t i o n.     N am e   o f  A u th o r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   I z z a t i e   A k m a l   Z u l k a r n a i n                               Irm a   W a ni   J a m a l ud i n                               M o h d  F a rri z   B a s a r                               K a m a r uz z a m a n  S o pi a n                                 C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r m a l   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e s o u rc e s   D   :   D a t a   Cu ra t i o n   O   :   W ri t i n g   -   O ri g i n a l   D ra ft   E   :   W ri t i n g   -   Re v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi s u a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P ro j e c t   a d m i n i s t ra t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i s i t i o n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.