klasifikasi aliran terbuka
-
Upload
eka-pratama-kurniawan -
Category
Documents
-
view
15 -
download
3
description
Transcript of klasifikasi aliran terbuka
PERCEPATAN DALAM ALIRAN AIR
KLASIFIKASI JENIS ALIRAN TERBUKA
PERCEPATAN DALAM ALIRAN AIR
1. Kecepatan fungsi jarak x dan waktu t.
Gambar 1.1 Penampang melintang dan penampang memanjang suatu saluran terbuka.
(Sumber : Hidrolika Saluran Terbuka)
Pada saat t detik dan sejauh x m dari titik o, kecepatan aliran air di potongan 1-1 adalah = v, dengan v merupakan fungsi dari jarak x dan waktu t.
V = fungsi dari x dan t ditulis f (x,t) atau v = (x,t)
Dari persamaan v = v(x,t) (
(didiferensialkan)
a = Percepatan (acceleration)
v = Kecepatan (velocity)
= percepatan konvektif (convective acceleration).
Merupakan pecepatan fungsi dari jarak x, atau percepatan yang tergantung jarak x.
Bila = o, maka tergolong aliran seragam (uniform flow).
Bila o, maka tergolong aliran tidak seragam (non uniform flow).
Aliran bisa tergolong uniform flow maupun non uniform flow, ditentukan oleh .
= percepatan lokal (local acceleration).
Merupakan pecepatan fungsi dari waktu t, atau percepatan yang tergantung waktu t.
Bila = o, maka tergolong aliran mantap (steady flow).
Bila o, maka tergolong aliran tidak mantap( unsteady flow).
Aliran bisa tergolong unsteady flow maupun steady flow, ditentukan oleh .
2. Tipe-Tipe Sifat Aliran :
Aliran Mantap (Steady Flow)
Bila : =0, dalam hal ini
Q=Q(t)( Q fungsi t
A=A(t)( A fungsi t
A(0 ( A tidak sama dengan 0
Sehingga :
Jadi untuk atau (A(0
atau
Kesimpulan : Aliran tergolong aliran mantap (steady flow) jika :
=0
v dan Q konstan setiap saat.
Aliran Tidak Mantap (Unsteady Flow)
Bila : ( 0, dalam hal ini
Q=Q(t)( Q fungsi t
A=A(t)( A fungsi t
A(0 ( A tidak sama dengan 0
Sehingga :
Jadi untuk atau (A(0
atau
Kesimpulan : Aliran tergolong aliran tidak mantap (Unsteady Flow) jika :
(0
v dan Q berubah setiap saat.
Aliran Seragam (Uniform Flow)
Bila : =0, dalam hal ini
Q=Q(t)( Q fungsi t
A=A(x)( A fungsi x
A(0 ( A tidak sama dengan 0
v(0 ( v tidak sama dengan 0
Q(0 ( Q tidak sama dengan 0
Sehingga :
=0 dan v ( 0, jadi =0
Jadi untuk , tapi v(0, maka atau = 0
Kesimpulan : Aliran tergolong aliran seragam (Uniform flow) jika :
=0
v dan A konstan untuk setiap tempat.
Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)
Bila : (0, dalam hal ini v(0,
Q=Q(t)( Q fungsi t
A=A(x)( A fungsi x
A(0 ( A tidak sama dengan 0
v(0 ( v tidak sama dengan 0
Q(0 ( Q tidak sama dengan 0
Sehingga :
(0 dan v ( 0 jadi (0
Jadi untuk , tapi v(0, maka atau A(0
Kesimpulan : Aliran tergolong aliran tidak seragam (Non Uniform Flow) jika :
(0
v dan A berubah untuk pada setiap tempat.
3. Resume :
4. Beberapa Contoh tipe-tipe aliran :
Steady Uniform Flow :
Aliran di saluran pada saat percobaan di laboratorium.
Aliran di saluran drainase tepi jalan.
Aliran di saluran irigasi.
Aliran di saluran yang kedalamannya tetap, debitnya tetap, kecepatannya
tetap.
Steady Non Unform Flow :
Aliran setelah keluar dari pintu air.
Aliran yang mengalami pembendungan / pengempangan.
Aliran yang menuju penurunan hidraulik.
Aliran yang mengalami loncatan hidraulik.
Unsteady Uniform Flow :
Aliran yang terjadi pada saat percobaan di laboratorium ( jarang terjadi).
Unsteady Non Uniform Flow :
Aliran pada saat banjir pada sungai.
Aliran gelombang tegak berjalan.
Aliran gelombang dari arah muara menuju ke hulu.
KONDISI ALIRAN
Kondisi aliran di dalam saluran terbuka dipengaruhi oleh kekentalan (viscosity) dan gravitasi.
Pengaruh akibat kekentalan (viscosity)
Dinyatakan dengan bilangan Reynolds (Reynolds Number), yaitu perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya kekentalan (viscous force).
Rumus :
Re = atauRe =
Re=Bilangan Reynolds.
v=Kecepatan aliran rata-rata (m/dt)
L=Panjang karakteristik, umumnya dianggap sebagai jari-jari
hidraulik R. (m)
=kekentalan kinematik (kinematic viscosity) (m2/dt), untuk air
dengan suhu 200 C harga = 1x10-6 m2/dt.
Berdasarkan Bilangan Reynolds kondisi aliran digolongkan menjadi :
Aliran Laminar : terjadi jika gaya kekentalan sangat besar dibandingkan
dengan gaya inersia, yaitu bila Re 500.
Aliran Turbulen : terjadi jika gaya kekentalan lebih kecil dibandingkan dengan gaya inersia, yaitu bila Re 2000.
Aliran Peralihan : terjadi jika bilangan Re berada diantara 500 sampai 2000.Kebanyakan aliran dalam saluran terbuka adalah turbulen. Aliran laminar pada saluran terbuka bisa terjadi jika kedalaman aliran sangat dangkal atau pada saat melakukan percobaan di laboratorium.
Pengaruh akibat gravitasi
Dinyatakan dengan bilangan Froude (Froude Number), yaitu perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gravitasi.
Rumus :
F = atauF =
F=Bilangan Froude
v=Kecepatan aliran rata-rata (m/dt)
g=Gravitasi bumi (9.81 m/dt2)
L=Panjang karakteristik (m), untuk saluran terbuka L adalah sama
dengan kedalaman hidraulik D yaitu perbandingan antara luas
penampang aliran A (m2) dengan lebar permukaan atas T (m).
D=Kedalaman hidraulik (m)
D=A/T
Berdasarkan Bilangan Froude kondisi aliran digolongkan menjadi :
Aliran Sub Kritis : terjadi jika bilangan Froude F < 1
Aliran Kritis : terjadi jika bilangan Froude F = 1
Aliran Super Kritis : terjadi jika bilangan Froude F > 1
Kombinasi dari pengaruh kekentalan dan gravitasi akan menyebabkan suatu kondisi aliran tertentu seperti :
Laminar Sub Kritis (Subcritical-laminar):F1 dan bila Re 500.
Turbulen Sub Kritis (Subcritical-turbulen):F1 dan bila Re 2000
Kondisi aliran di atas bisa dinyatakan dalam suatu grafik hubungan antara kedalaman aliran, kecepatan dan bilangan Froude F serta bilangan Reynolds Re.
EMBED Equation.3 =0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Aliran Seragam (Uniform Flow)
A. Aliran Mantap (Steady Flow)
EMBED Equation.3 (0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 =0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
I = Iw = Io
Muka air sejajar dasar saluran
Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)
ALIRAN TERBUKA :
EMBED Equation.3 (0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)
EMBED Equation.3 =0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Aliran Seragam (Uniform Flow)
B. Aliran Tidak Mantap (Unsteady Flow)
EMBED Equation.3 0 EMBED Equation.3
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMBIr. Agus Suroso MTMEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
_1140158459.unknown
_1140159067.unknown
_1140162882.unknown
_1140463836.unknown
_1140463964.unknown
_1140464520.unknown
_1140464018.unknown
_1140463905.unknown
_1140163885.unknown
_1140164781.unknown
_1140165518.unknown
_1140165540.unknown
_1140165351.unknown
_1140164767.unknown
_1140163023.unknown
_1140163034.unknown
_1140162940.unknown
_1140161751.unknown
_1140162030.unknown
_1140162046.unknown
_1140162072.unknown
_1140161824.unknown
_1140159131.unknown
_1140161236.unknown
_1140161255.unknown
_1140161606.unknown
_1140159249.unknown
_1140159114.unknown
_1140159029.unknown
_1140158537.unknown
_1140158760.unknown
_1140157338.unknown
_1140158269.unknown
_1140157384.unknown
_1140157749.unknown
_1140157371.unknown
_1140157346.unknown
_1140157072.unknown
_1140157319.unknown
_1140157210.unknown
_1140157254.unknown
_1140156614.unknown
_1140156886.unknown
_1140156521.unknown