TL2201 Mekanika Fluida II

DesainSaluran TerbukaIdentifikasi Satuan AnalisisPerhitungan Banjir RencanaProyeksi Kebutuhan AirAnalisis Ketersediaan AirAnalisis Neraca AirPelacakan Banjir melalui Alur/WadukPerancangan Saluran, Gorong-gorong dan Pelimpah WadukPresentasi dan PelaporanPerancangan Kapasitas Tampung WadukPerhitungan Hujan RencanaPerhitungan Hujan AndalanPenetapan Dimensi Saluran, Gorong-gorong dan PelimpahPenetapan Dimensi Tampungan Waduk/Kolam Retensi Kompetensi MK PIK-1

2Menggunakan Metoda Level Pool Routing untuk Pelacakan Banjir melalui PelimpahMenjelaskan PenerapanHukum Kekekalan Masa dan Hukum Kekekalan EnergiMerancang Dimensi Saluran dan Gorong-gorongMerancang Dimensi Pelimpah4a4cMenggunakan Metoda Muskingum untuk Pelacakan Banjir melalui Alur5Subkompetensi 05: Perancangan Dimensi Saluran, Gorong-gorong dan Pelimpah

Kekekalan massa dan kekekalan energi aliran air pada saluran terbukaAliran seragam dalam aliran terbukaTerapan formula saluran terbukaAliran tidak seragam dan aliran kritisAliran Pada Saluran TerbukaAliran Air

Perbedaan antara Aliran pada Saluran Terbuka danAliran pada Saluran Tertutup/Aliran dalam Pipa

Hidrolika Saluran TerbukaSaluran terbukaAliran dengan permukaan bebasMengalir dipengaruhi gaya gravitasi, dan tekanan atmosfirMengalir karena adanya kemiringan dasar saluran (slope)

Tipe Aliran

Berdasarkan waktu pemantauanAliran Tunak (Steady Flow)Aliran Taktunak (Unsteady Flow)

Berdasarkan ruang pemantauan Aliran Seragam (Uniform flow)Aliran Berubah (Varied flow)Karakteristik AliranTipe aliranKecepatan rerataKedalamanSteady,uniformv = konstany = konstanSteady,non-uniformv = v (x)y = y (x)Unsteady, uniformv = v (t)y = y (t)Unsteady,non-uniformv = v (x, t)y = y (x, t)Tipe aliran yang mungkin terjadi pada saluran terbukaAliran Berubah Cepat (Rapidly Varied Flow)Aliran Berubah Lambat (Gradually varied flow)

Penurunan hidrolikAliran di atas ambang lebarLoncatan hidrolikKlasifikasi aliran berdasarkan kekritisannyaSubkritis F < 1 aliran dengan kecepatan rendah Kritis F = 1Superkritis F > 1 aliran dengan kecepatan tinggi

F = bilangan Froude

F adalah sebuah parameter non-dimensional yang menunjukkan efek relatif dari inersia terhadap gravitasi.

Aliran subkritis dikendalikan oleh halangan di hilirAliran superkritis dipengaruhi pengendalian di hulu aliran.

Saluran TerbukaArtificial Channel/Saluran BuatanNatural Channel/Saluran AlamiDibuat oleh manusiaContoh: Saluran irigasi, kanal, saluran pelimpah, kali, selokan, gorong-gorong dllUmumnya memiliki geometri saluran yang tetap (tidak menyempit/melebar)Dibangun menggunakan beton, semen, besiMemiliki kekasaran yang dapat ditentukanAnalisis saluran yang telah ditentukan memberikan hasil yang relatif akuratGeometri saluran tidak teraturMaterial saluran bervariasi kekasaran berubah-ubahLebih sulit memperoleh hasil yang akurat dibandingkan dengan analisis aliran saluran buatan. Perlu pembatasan masalah, bila tidak analisis menjadi lebih kompleks (misal erosi dan sedimen)

Distribusi KecepatanTergantung faktor-faktor antara lain:Bentuk saluranKekasaran dinding saluranDebit aliran

Kecepatan minimum terjadi di dekat dinding batas, membesar dengan jarak menuju permukaanPada saluran dengan lebar 5-10 kali kedalaman, distribusi kecepatan disekitar bagian tengah saluran adalah sama.Dalam praktek saluran dianggap sangat lebar bila lebar > 10 x kedalaman

2,52,01.02,52,01.02,52,01.0Pengukurankecepatan aliranMenggunakan current meterBaling-baling yang berputar karena adanya aliranMenggunakan hubungan antara kecepatan sudut dan kecepatan aliranSemakin banyak titik pengukuran semakin baikUntuk keperluan praktis kecepatan rata-rata diukur pada 0,6 x kedalaman dari muka airrerata kecepatan pada 0,2 dan 0,8 x kedalamanrerata kecepatan 0,8-0,95 x kecepatan di permukaan (biasa diambil 0,85)kecepatan maksimum terjadi pada antara 0,75-0,95 x kedalamanDistribusi kecepatanberdasar kedalamanFree surface flowOne dimensional modelGeometri SaluranKedalaman (y) - depthKetinggian di atas datum (z) - stageLuas penampang A (area cross section area)Keliling basah (P) wetted perimeterLebar permukaan (B) surface perimeterJari-jari hidrolis (A/P) rasio luas terhadap keliling basahRata-rata kedalaman hidrolis (D) rasio luas terhadap lebar permukaanKemiringan dasar saluran (So) Persamaan untuk saluran persegipanjang, trapezoidal, dan lingkaran

X=1/m Persamaan Kekekalan Massa & Kekekalan Momentum

Persamaan Kekekalan Massa dan Kekekalan Momentum

Aliran Tunak, SeragamSteady, Uniform Flow

Aliran Tunak, Tak-SeragamSteady, Non-uniform Flow

Q = AV

tQpt

Aliran Tunak, SeragamSteady, Uniform Flow

tQpt

Elemen Geometri Penampang SaluranGeometric Elements of Channel Sections

Penampang Melintang Ideal*Best Hydraulic Sections

* Luas Penampang Melintang MinimumLatihan di Kelas1.Pada penampang persegi pada Gambar a, diketahui Q = 20 m3/dtk S0 = 0,0009n = 0,033Tentukan kedalaman saluran y, apabila B = 2 m, dan berapa kecepatan aliran v? 2.Apabila bentuk penampang melintangnya trapesium, dengan kemiringan talud 2H:1V dan n = 0,025. Tentukan dimensi saluran, B dan y untuk kondisi penampang melintang ideal. Berapa kecepatan aliran v?

ByByLatihan L-07

Tugas BesarMengestimasi dimensi alur utama sungai pada DTA Kasus, menggunakan debit rencana 10-tahunan.Aliran Tunak, Tak-SeragamSteady, Non-uniform Flow

tQpt

Aliran Tunak, SeragamSteady, Uniform Flow

Q=AV

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steadyn uniform tidak terpenuhi ?.nn

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steady uniform tidak terpenuhi ?.

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steady uniform tidak terpenuhi ?.

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steady uniform tidak terpenuhi ?.

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steady uniform tidak terpenuhi ?.

A2A1A2 < A1

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steady uniform tidak terpenuhi ?.

Masalah: Pada elevasi berapa saluran akan diletakkan?.Bagaimana profil muka air yang sebenarnya akan terjadi bila persyaratan steady uniform tidak terpenuhi ?.

A2A1A2 > A1

steady uniform profile

steady non uniformActual depth hNormal depth hn

steady nonuniformActual depth hAliran Tunak, Tak-SeragamSteady, Non-uniform Flow

Bila semua yg di (1) dan z serta n di (2) diketahui, maka akan ada 2 bilangan yg tidak diketahui; h dan V di (2)Ke 2 bilangan ini dapat dihitung karena kita memiliki 2 persamaan.Setelah semua di (2) diketahui, maka (2) dapat dipakai untuk menghitung (3),Setelah semua di (3) diketahui, maka (3) dapat dipakai untuk menghitung (4), dst.

hnhcSub Critical FlowMild SlopeM1 profileControl depthM2 profileControl depthhnhcSub Critical FlowMild SlopeControl depthControl depthM3 profileControl depthHydrailic jumphnhcSuper Critical FlowSteep SlopeS1 profileControl depthControl depthS2 profileControl depthS3 profile

Horizontal SlopeYn > YcMild SlopeYn > YcCritical SlopeYn = YcSteep SlopeYn < YcAdverse Slope

Points of Inflection

Penurunan Persamaan Kekekalan Massa & Kekekalan Momentum

p= gh