HIDROLIKA

Konsep-konsep Dasar

Struktur pembawa

• Air mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain menggunakan struktur pembawa alami atau pun buatan.

• Struktur ini mempunyai tampang lintang yang bagian atasnya terbuka (open channel) atau pun tertutup (closed conduits).

• Aliran di open channel atau closed conduits dengan muka bebas dikenal sebagai aliran muka bebas (free-surface flow) atau aliran saluran terbuka (open-channel flow).

• Jika tidak terdapat muka bebas di aliran dalam closed conduits maka alirannya disebut sebagai aliran pipa atau aliran bertekanan

Saluran Tertutup dan Saluran Terbuka

Aliran saluran terbuka atau aliran permukaan bebas

Aliran saluran tertutup atau aliran pipa atau aliran bertekanan

Kondisi khusus

Aliran dalam suatu bagian bisa merupakan aliran saluran terbuka, dan di bagian lain bisa merupakan aliran saluran tertutup.

Aliran muka bebas dan aliran bertekanan di laboratorium

Garis energi dan garis hidrolik

a

b

a

b

a adalah tinggi kecepatan

b adalah tinggi piezometris

Klasifikasi aliranCatatan:uniform = seragamvaried = berubah

Kecepatan aliran di suatu titik yang ditinjau berubah terhadap waktu : aliran unsteady

Kecepatan aliran di suatu titik yang ditinjau tidak berubah terhadap waktu : aliran steady

Kecepatan aliran pada suatu waktu tidak berubah sepanjang saluran: aliran uniform/seragam

Kecepatan aliran pada suatu waktu berubah sepanjang saluran: aliran varied/berubahTergantung kepada laju perubahannya aliran berubah dapat dikelompokkan ke dalam gradually varied flow (aliran berubah lambat laun) dan rapidly varied flow (aliran berubah cepat)

dan atau dan atau

Aliran laminer dan TurbulenAliran disebut laminar jika partikel cairan terlihat bergerak secara teratur seperti gerakan lapisan-lapisan tipis satu di atas yang lain. Sedangkan dalam aliran turbulen, partikel cairan bergerak secara tidak teratur baik terhadap waktu atau pun ruang.

Besaran perbandingan relatif antara gaya viscous dan inersia menentukan apakan aliran bersifat laminar atau turbulen: aliran bersifat laminar jika gaya viscous lebih dominan, dan turbulen jika gaya inersia lebih dominan. Ratio antara gaya viscous dan inersia dinyatakan sebagai bilangan Reynolds

Dimana Re = bilangan Reynolds; V = kecepatan aliran rata-rata; L= panjang karakteristik; dan = viskositas kinematik dari fluida.

Dalam aliran tertutup diameter pipa biasanya digunakan sebagai panjang karakteristik. Sementara itu, dalam aliran terbuka panjang karakteristik biasanya menggunakan kedalaman hidraulik (luas aliran dibagi lebar muka air) dan jari-jari hidraulik (luas aliran dibagi keliling basah). Transisi dari laminar ke turbulen dalam aliran terbuka terjadi untuk Re sekitar 600, di mana Re didasarkan pada jari-jari hidraulik sebagai panjang karakteristik.

Aliran subkritis, superkritis, dan kritisAliran disebut kritis jika kecepatan aliran adalah sama dengan kecepatan gelombang gravitasi beramplitudo kecil. Sebuah gelombang gravitasi bisa dihasilkan dengan sebuah perubahan kedalaman aliran. Aliran disebut subkritis jika kecepatan aliran kurang dari kecepatan kritis, dan aliran disebut superkritis jika kecepatan aliran lebih besar dari kecepatan kritis.

Bilangan Froude, Fr adalah ratio antara gaya inersia dan gaya gravitasi dan untuk saluran segiempat didefinisikan sebagai berikut

Dimana y = kedalaman aliran.

aliran subkritis

aliran kritis

aliran superkritis