LONCATAN HIDRAULIK (HYDRAULIC JUMP)Ir. Suroso Dipl.HE,M.Eng

Time

Space

Flow in Open ChannelSteady FlowUniform FlowNon Uniform FlowRapidly varied Flow(Hydraulic Jump)Gradually Varied FlowUnsteady FlowKlasifikasi berdasarkan perubahan kedalaman aliran terhadap waktu (time) dan tempat (space).

Hydraulic JumpLoncatan hidraulik (hydraulic jump) adalah fenomena yang banyak ditemukan pada aliran tak seragam (varied flow) dalam saluran terbuka dimana terjadi perubahan yang cepat dari aliran kecepatan tinggi, kedalaman air rendah kondisi super kritis menjadi aliran kecepatan rendah, kedalaman air besar dan keadaan subkritis.Pada loncatan hidraulik akan terjadi turbulensi dan kehilangan energi yang cukup besar. Oleh karenanya hukum/persamaan energi Bernoulli tidak dapat digunakan untuk analisis. Maka persamaan momentum yang diturunkan dari hukum Newton kedua yang digunakan

Kegunaan Hydraulic JumpUntuk meredam energi.Untuk meninggikan muka air di bagian hilir.Untuk mengurangi gaya uplift netto dengan meningkatan berat, yaitu karena tingginya kedalaman.Untuk meningkatkan debit dari sluice gate dengan meningkatkan head efektif yang menyebabkan aliran.Untuk membuat penampang kontrol (control section).Untuk mencampur bahan kimia dalam air.Untuk pengudaraan (aerasi) air minum.Untuk membuang kantong udara dalam jaringan pipa.

Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Aliran disebut rapidly varied flow (RVF) jika ada perubahan besar kedalaman aliran dalam jarak pendekPintu air (Sluice gates)Peluap/bendung (Weirs)Air terjun (Waterfalls)Perubahan tiba-tiba pada penampangSering terjadi dalam 3D dan efek transienBackflowsSeparations

Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Ditinjau volume kontrol di sekitar hydraulic jumpAnggapan-anggapanV konstan pada penampang (1) dan (2), dand 1 dan 2 1P = gyw diabaikan relatif terhadap losses yang terjadi selama hydraulic jumpSaluran lebar dan horisontalTidak ada gaya luar selain gaya berat

Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Persamaan kontinuitas

Persamaan momentum

Substitusi dan penyederhanaanPers.kuadratik dlm y2/y1

Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Selesaikan persamaan kuadratik dan ambil akar positif saja dan didapat depth ratio

Persamaan energi untuk penampang ini dapat ditulis sbb

Kehilangan energi pada hydraulic jump

Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Sering, hydraulic jumps diabaikan karena meredam energi yang berhargaNamun, dalam beberapa kasus, energi harus diredam agar tidak menimbulkan kerusakanUkuran performance dari hydraulic jump adalah fraksi peredaman energi, atau energy dissipation ratio

Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Berdasarkan uji eksperimental menunjukkan bahwa hydraulic jumps dapat diklasifikasi kedalam 5 kategori, tergantung pada bilangan Froude hulu Fr

Hydraulic Jump sebagai aplikasi Persamaan Momentum

Lab Jump in Flume (kanan ke kiri)

Lab Jump in Flume (kanan ke kiri)

Film Hydraulic Jump

Hydraulic JumpsTerjadi bila ada transisi tiba-tiba dari aliran superkritis (y < yc) ke subkritis (y > yc).Contoh terjadinya hydraulic jump:Pada kaki pelimpah (spillway)Pada saluran yang tiba-tiba kemiringannya berubah datar.

Dalam menganalisis hydraulic jumps dianggap ada kekekalan momentum, yaitu :Secara aljabar dapat disederhanakan untuk mendapatkan:

y1 adalah initial depth dan < yc (aliran superkritis).y2 adalah sequent depth dan > yc (aliran subkritis).Kehilangan energi dalam hydraulic jump dapat dihitung dengan:

Sequent Depth

Hydraulic Jump pada Saluran Segi EmpatDitinjau aliran loncat hidraulik pada saluran segi empat seperti gambar

Hydraulic Jump pada Saluran Segi EmpatPersamaan momentum pada penampang 1 & 2

Sequent Depth Ratio

Karakteristik Hydraulic JumpKehilangan Energi: EL = E1 E2

Panjang loncatan. - Penelitian Bradley dan Peterika menghasilkan Lj/y2 =f(F1) - Elevatorski menghasilkan ; Lj = 6,9(y2-y1)

Variasi Lj/y2-F1 (Bradley dan Peterika)

Aplikasi Hydraulic Jump

SELAMAT BELAJAR