Teori dan Analisis Aliran Tidak Seragam

Yuli SuharnotoDepartemen Teknik Sipil dan Lingkungan

Topik Bahasan

• Asumsi Dasar yg digunakan• Persamaan Dinamis Aliran Tidak Seragam• Ciri-ciri profil aliran• Penggolongan Aliran• Analisa Profil aliran

Sinopsis

• Pada saluran terbuka, jika kedalaman aliran bervariasi sepanjang jarak longitudinal, aliran dinamakan aliran berubah bertahap

• Situasi ini dijumpai pada “hulu” dan “hilir” control section.

• Aliran mantab (steady) yang tidak seragam didefinisikan sebagai aliran yang mempunyai debit bervariasi sepanjang jarak longitudinal.

• Situasi ini dijumpai pada side spillway, gutters, saluran permeabel, dan drop structure.

Asumsi dasar dan persamaan aliran berubah bertahap

Persamaan aliran berubah bertahap

Perubahan kedalaman sepanjang longitudinal

Slope saluran sepanjang longitudinal

Gradien head loss sepanjang longitudinal

Bilangan Froude untuk aliran

Asumsi Dasar

1. Head loss sebanding dengan head loss aliran seragam yang mempunyai radius hidraulik dan rata-rata kecepatan yang sama

2. Slope saluran kecil sehingga kedalaman aliran relatif sama jika diukur secara vertikal atau tegak lurus dasar saluran

3. Tak ada air entraintment4. Distribusi kecepatan pada saluran relatif tetap/konstan5. Koefisien hambatan tidak tergantung kedalaman aliran

dan konstan sepanjang bagian saluran

Head loss

Asumsi ini lebih akurat untuk kasus penyempitan aliran dibandingkan dengan pelebaran aliran karena pada penyempitan aliran kehilangan tekanan karena faktor gesekan sedang pada pelebaran aliran kehilangan tekanan karena faktor eddies

Dari persamaan Manning

Untuk Q tertentu, F dan Sf adalah fungsi dari kedalaman aliran y. Pada saluran yang lebar F dan Sf akan berubah selaras dengan y karena

F dan Sf berbanding terbalik dengan penampang A

Jika y bertambah maka F dan Sf akan berkurang.

Secara definisi Sf = So jika y = yN . Karena itu ketidaksamaan berikut ini berlaku:

Ketidaksamaan ini membagi saluran menjadi 3 zona

Untuk kondisi Kemiringan saluran lebih kecil dari kemiringan kritis (Profil M)

Kesimpulan

• ± dy/dx dapat ditentukan dari persamaan • Jika profil muka air mendekati kedalaman normal,

maka mendekatinya secara asimptot• Jika profil muka air mendekati kedalaman kritis,

maka memotong kedalaman ini dengan sudut yg besar

• Jika aliran subkritis di hulu tetapi memotong kedalaman kritis, maka kontrol yg menentukan kedalaman kritis akan menentukan keseluruhan profil muka air

Kesimpulan (lanjutan)

• Tiap aliran berubah bertahap menunjukkan prinsip bahwa aliran subkritis dikontrol dari hilir sedangkan aliran superkritis dikontrol dari hulu

• Pada saluran horisontal dan mendaki, terminologi kedalaman normal tak mempunyai makna karena kedalaman normal akan mempunyai nilai negatif atau imajiner, tetapi bentuk profile masih dapat dideduksi

Selamat BelajarTerima Kasih