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


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


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


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


A. Aliran Mantap (Steady Flow)

EMBED Equation.3 (0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3


I = Iw = Io

Muka air sejajar dasar saluran


ALIRAN TERBUKA :

EMBED Equation.3 (0 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3



EMBED Equation.3


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

klasifikasi aliran terbuka

Documents