aliran sal terbuka 2.pdf
Transcript of aliran sal terbuka 2.pdf
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 11
PRINSIP DASAR HIDROLIKAPRINSIP DASAR HIDROLIKA
1.1.PENDAHULUANHidrolika adalah bagian dari hidromekanika
(hydro mechanics) yang berhubungan dengan gerakair. Untuk mempelajari aliran saluran terbukamahasiswa harus menempuh mata kuliah kalkulusdan mekanika fluida lebih dulu.
Dengan bekal mata kuliah kalkulus dan mekanika fluida mahasiswa akan mampu memehamipenurunan persamaan-persamaan dasar dan fenomena aliran yang pada prinsipnya merupakanfungsi dari tempat (x,y,z) dan waktu (t).
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 22
Hukum ketetapan massa, hukum ketetapan Hukum ketetapan massa, hukum ketetapan energi dan hukum ketetapan momentum, energi dan hukum ketetapan momentum, yang akan dinyatakan dalam persamaan yang akan dinyatakan dalam persamaan
kontinuitas, persamaan energi dan kontinuitas, persamaan energi dan persamaan momentum.persamaan momentum.
PenjelasanPenjelasan perbedaanperbedaan prinsipprinsip antaraantara aliranaliransaluransaluran tertutuptertutup dan dan aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka..
Jenis dan geometri saluran terbuka.Jenis dan geometri saluran terbuka.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 33
Agar mahasiswa memahami penggunaan atauAgar mahasiswa memahami penggunaan ataupenerapan persamaanpenerapan persamaan--persamaan dasar yang telahpersamaan dasar yang telahditurunkan maka di akhir bab ini mahasiswa diberiditurunkan maka di akhir bab ini mahasiswa diberi
tugas untuk mengerjakan soaltugas untuk mengerjakan soal--soal yang adasoal yang adahubungannya dengan bangunanhubungannya dengan bangunan--bangunan airbangunan air
seperti bangunan air untuk irigasi dan/atau untukseperti bangunan air untuk irigasi dan/atau untukdrainase. drainase.
PadaPada setiapsetiap soalsoal diberidiberi petunjukpetunjuk agaragarmahasiswamahasiswa dapatdapat mengevaluasimengevaluasi sendirisendiri apakahapakah
pekerjaannyapekerjaannyasudahsudah benarbenar..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 44
Setelah membaca Setelah membaca modul ini, mahasiswa modul ini, mahasiswa
dapat memahami dapat memahami prinsip prinsip dasardasar hidrolikahidrolika
yang yang berhubunganberhubungandengandengan fenomenafenomena
aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 55
MahasiswaMahasiswa dapatdapat menjelaskanmenjelaskankarakteristikkarakteristik umumumum aliranaliran saluransaluran
terbukaterbuka dalamdalam hubungannyahubungannya dengandenganperubahanperubahan terhadapterhadap waktuwaktu dan dan
perubahanperubahan terhadapterhadap tempattempat, , hubungannyahubungannya dengandengan elemenelemen
geometrigeometri saluransaluran dimanadimana aliranaliran terjaditerjadi,,sertaserta hubungannyahubungannya dengandengan viskositasviskositas((viscosityviscosity) ) cairancairan dan dan gayagaya gravitasigravitasi
((effect of gravityeffect of gravity).).
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 66
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 77
FLUID MECHANICS
HYDROMECHANICS
AERO MECHANICS
HYDROSTATICS
HYDRODYNAMICS
HYDROLICS
AEROSTATICS
THEOROTICALAERODYNAMICS
EXPERIMENTALAERODYNAMICS
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 88
DitinjauDitinjau daridari mekanikamekanika aliranaliran, , terdapatterdapat duaduamacammacam aliranaliran yaituyaitu aliranaliran saluransaluran tertutuptertutupdan dan aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka. . DuaDua macammacamaliranaliran tersebuttersebut dalamdalam banyakbanyak halhalmempunyaimempunyai kesamaankesamaan tetapitetapi berbedaberbeda dalamdalamsatusatu ketentuanketentuan pentingpenting. . PerbedaanPerbedaan tersebuttersebutadalahadalah padapada keberadaankeberadaan permukaanpermukaanbebasbebas; ; aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka mempunyaimempunyaipermukaanpermukaan bebasbebas, , sedangsedang aliranaliran saluransalurantertutuptertutup tidaktidak mempunyaimempunyai permukaanpermukaan bebasbebaskarenakarena air air mengisimengisi seluruhseluruh penampangpenampangsaluransaluran. .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 99
DenganDengan demikiandemikian aliranaliran saluransaluran terbukaterbukamempunyaimempunyai permukaanpermukaan yang yang berhubunganberhubungan dengandengan atmosferatmosfer, , sedangsedangaliranaliran saluransaluran tertutuptertutup tidaktidak mempunyaimempunyaihubunganhubungan langsunglangsung dengandengan tekanantekananatmosferatmosfer..DiDi dalamdalam modulmodul iniini yang yang dibahasdibahas adalahadalahaliranaliran saluransaluran terbukaterbuka ((open channel open channel flowflow)) yang yang sangatsangat eraterat hubungannyahubungannyadengandengan teknikteknik sipilsipil..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1010
SepertiSeperti yang yang harusharus diketahuidiketahui, , air air mengalirmengalir daridari huluhulu keke hilirhilir ((kecualikecuali adaadagayagaya yang yang menyebabkanmenyebabkan aliranaliran keke araharahsebaliknyasebaliknya) ) sampaisampai mencapaimencapai suatusuatu elevasielevasipermukaanpermukaan air air tertentutertentu, , misalnyamisalnya::
permukaanpermukaan air air didi danaudanauatauatau
permukaanpermukaan air air didi lautlaut
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1111
Tendensi/kecenderunganTendensi/kecenderungan iniini ditunjukkanditunjukkan oleholehaliranaliran didi saluransaluran alamalam yaituyaitu sungaisungai..
PerjalananPerjalanan air air dapatdapat jugajuga ditambahditambah oleholehbangunanbangunan--bangunanbangunan yang yang dibuatdibuat oleholeh manusiamanusia, , sepertiseperti ::
saluransaluran irigasiirigasipipapipa
goronggorong -- goronggorong ((culvertculvert)), dan, dansaluransaluran buatanbuatan yang lain yang lain atauatau kanalkanal ((canalcanal)). .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1212
WalaupunWalaupun padapada umumnyaumumnya
perencanaanperencanaan saluransaluran ditujukanditujukan untukuntuk
karakteristikkarakteristik saluransaluran buatanbuatan, ,
namunnamun konsepkonsep hidrauliknyahidrauliknya
dapatdapat jugajuga diterapkanditerapkan
samasama baiknyabaiknya padapada saluransaluran alamalam..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1313
ApabilaApabila saluransaluran terbukaterbuka terhadapterhadapatmosferatmosfer, , sepertiseperti sungaisungai, , kanalkanal, , goronggorong--goronggorong, , makamaka alirannyaalirannya disebutdisebut aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka(open channel flow)(open channel flow) atauatau aliranaliran permukaanpermukaanbebasbebas (free surface flow)(free surface flow). .
ApabilaApabila aliranaliran mempunyaimempunyai penampangpenampangpenuhpenuh sepertiseperti aliranaliran melaluimelalui suatusuatu pipapipa, , disebutdisebutaliranaliran saluransaluran tertutuptertutup atauatau aliranaliran penuhpenuh ((full full flowflow)). .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1414
Yang Yang dimaksuddimaksud dengandengan penampangpenampangsaluransaluran ((channel cross sectionchannel cross section)) adalahadalahpenampangpenampang yang yang diambildiambil tegaktegak luruslurus araharah aliranaliran, , sedangsedang penampangpenampang yang yang diambildiambil vertical vertical disebutdisebutpenampangpenampang vertikalvertikal ((vertical sectionvertical section)). .
LuasLuas penampangpenampang ((areaarea))LebarLebar PermukaanPermukaan ((top widthtop width))
KelilingKeliling BasahBasah ((Wetted Wetted ParimeterParimeter) dan) danJariJari--jarijari HydraulikHydraulik ((Hydraulic RadiusHydraulic Radius))..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1515
DenganDengan demikiandemikian apabilaapabila dasardasarsaluransaluran terletakterletak horizontal horizontal makamaka penampangpenampangsaluransaluran akanakan samasama dengandengan penampangpenampangvertikalvertikal..
SaluranSaluran buatanbuatan biasanyabiasanyadirencanakandirencanakan dengandengan penampangpenampang beraturanberaturan
menurutmenurut bentukbentuk geometrigeometri yang yang biasabiasadigunakandigunakan, ,
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1616
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1717
BentukBentuk penampangpenampang trapesiumtrapesium adalahadalahbentukbentuk yang yang biasabiasa digunakandigunakan untukuntuk
saluransaluran--saluransaluran irigasiirigasiatauatau
saluransaluran--saluransaluran drainasedrainasekarenakarena menyerupaimenyerupai bentukbentuk saluransaluran alamalam, , dimanadimana kemiringankemiringan tebingnyatebingnyamenyesuaikanmenyesuaikan dengandengan sudutsudut lerenglereng alamalamdaridari tanahtanah yang yang digunakandigunakan untukuntuk saluransalurantersebuttersebut. .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1818
BentukBentuk penampangpenampang persegipersegi empatempat atauatausegitigasegitiga merupakanmerupakan penyederhanaanpenyederhanaan daridaribentukbentuk trapesiumtrapesium yang yang biasanyabiasanya digunakandigunakanuntukuntuk saluransaluran--saluransaluran drainasedrainase yang yang melaluimelaluilahanlahan--lahanlahan yang yang sempitsempit. .
BentukBentuk penampangpenampang lingkaranlingkaran biasanyabiasanyadigunakandigunakan padapada perlintasanperlintasan dengandengan jalanjalan; ; saluransaluran iniini disebutdisebut goronggorong--goronggorong((culvertculvert)). .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 1919
Datum
dy
θDatumPenampang melintang
ElemenElemen geometrigeometri penampangpenampang memanjangmemanjangsaluransaluran terbukaterbuka dapatdapat dilihatdilihat padapada Gb.1.4 Gb.1.4 berikutberikut iniini::
Gambar 1.4 Penampang memanjangdan penampang melintang aliran saluran terbuka
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2020
dengandengan notasinotasi dd adalahadalah kedalamankedalaman daridaripenampangpenampang aliranaliran, , sedangsedang kedalamankedalaman y y adalahadalah kedalamankedalaman vertikalvertikal ((lihatlihat Gb.1.4), Gb.1.4), dalamdalam halhal sudutsudut kemiringankemiringan dasardasar saluransaluransamasama dengandengan θ θ makamaka ::
θ
θ
cos
cos
dy
atauyd
=
=( 1.2)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2121
adalahadalah elevasielevasi atauatau jarakjarak vertikalvertikal daridari permukaanpermukaan air air didi atasatas suatusuatu datum (datum (bidangbidang persamaanpersamaan).).
adalahadalah lebarlebar penampangpenampang saluransaluran padapada permukaanpermukaanbebasbebas ((lihatlihat Gb.1.5). Gb.1.5). NotasiNotasi atauatau simbolsimbol yang yang digunakandigunakan untukuntuk lebarlebar permukaanpermukaan adalahadalah TT, , dan dan satuannyasatuannya adalahadalah satuansatuan panjangpanjang..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2222
mengacumengacu padapada luasluas penampangpenampang melintangmelintang daridarialiranaliran didi dalamdalam saluransaluran.. NotasiNotasi atauatau simbolsimbol yang yang digunakandigunakan untukuntuk luasluas penampangpenampang iniini adalahadalah AA, , dan dan satuannyasatuannya adalahadalah satuansatuan luasluas..
suatusuatu penampangpenampang aliranaliran didefinisikandidefinisikan sebagaisebagaibagian/porsibagian/porsi daridari parameter parameter penampangpenampang aliranaliranyang yang bersentuhanbersentuhan ((kontakkontak) ) dengandengan batasbatas bendabendapadatpadat yaituyaitu dasardasar dan/dan/atauatau dindingdinding saluransaluran..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2323
DalamDalam halhal aliranaliran didi dalamdalam saluransaluran terbukaterbukabatasbatas tersebuttersebut adalahadalah dasardasar dan dan
dinding/tebingdinding/tebing saluransaluran sepertiseperti yang yang tampaktampakpadapada GbGb. 1.4 . 1.4 didi bawahbawah iniini. .
NotasiNotasi atauatau simbolsimbol yang yang digunakandigunakan untukuntukkelilingkeliling basahbasah iniini adalahadalah PP, , dan dan satuannyasatuannya
adalahadalah satuansatuan panjangpanjang..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2424
T
Keliling basahB
Luas penampang
Gambar 1.5. Parameter Lebar Permukaan (T), Lebar Dasar (B), Luas Penampang dan
Keliling basah suatu aliran
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2525
daridari suatusuatu penampangpenampang aliranaliran bukanbukan merupakanmerupakankarakteristikkarakteristik yang yang dapatdapat diukurdiukur langsunglangsung, , tetapitetapiseringsering sekalisekali digunakandigunakan didalamdidalam perhitunganperhitungan. .
DefinisiDefinisi daridari jarijari jarijari hydraulikhydraulik adalahadalah luasluaspenampangpenampang dibagidibagi kelilingkeliling basahbasah, dan , dan oleholeh karenakarenaituitu mempunyaimempunyai satuansatuan panjangpanjang; ; notasinotasi atauatau simbulsimbulyang yang digunakandigunakan adalahadalah RR, dan , dan satuannyasatuannya adalahadalah
satuansatuan panjangpanjang. .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2626
UntukUntuk kondisikondisi aliranaliran yang yang spesifikspesifik, , jarijari--jarijarihydraulikhydraulik seringsering kali kali dapatdapat dihubungkandihubungkan langsunglangsungdengandengan parameter parameter geometrikgeometrik daridari saluransaluran. .
MisalnyaMisalnya, , jarijari--jarijari hydraulikhydraulik daridari suatusuatu aliranaliran penuhpenuhdidi dalamdalam pipapipa ((penampangpenampang lingkaranlingkaran dengandengandiameter D) diameter D) dapatdapat dihitungdihitung besarnyabesarnya jarijari--jarijarihydraulikhydraulik sebagaisebagai berikutberikut::
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2727
( 1.3)
Dimana:Dimana:R R = Jari= Jari--jari hydraulik (ft/m)jari hydraulik (ft/m)A A = = LuasLuas penampangpenampang (ft(ft22 atauatau mm22))PPww = = KelilingKeliling basahbasah (ft (ft atauatau m)m)D D = Diameter = Diameter pipapipa (ft (ft atauatau m)m)
4.4. 2 D
DDR
PAR
lingkaran
w
==
=
ππ
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2828
daridari suatusuatu penampangpenampangaliranaliran adalahadalah luasluaspenampangpenampang dibagidibagilebarlebar permukaanpermukaan, dan , dan oleholeh karenakarena ituitumempunyaimempunyai satuansatuanpanjangpanjang. . SimbulSimbul atauataunotasinotasi yang yang digunakandigunakanadalahadalah DD..
( 1.4)TAD =
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 2929
adalahadalah perkalianperkalian daridari luasluaspenampangpenampang aliranaliran A dan A dan akarakar daridari kedalamankedalamanhydraulikhydraulik D. D. SimbolSimbol atauataunotasinotasi yang yang digunakandigunakanadalahadalah ZZ..
TAA
DAZ
=
=(1.5)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3030
adalahadalah perkalianperkalian daridariluasluas penampangpenampang aliranaliranA dan A dan pangkatpangkat 2/3 2/3 daridari
jarijari--jarijari hydraulikhydraulik : : ARAR2/32/3
PersamaanPersamaan / / rumusrumus elemenelemen geometrigeometri daridariberbagaiberbagai bentukbentuk penampangpenampang aliranaliran dapatdapatdilihatdilihat padapada table 1.1.table 1.1.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3131
Tabel 1.1. Unsur-unsur geometris penampang saluran
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3232
adalahadalah suatusuatu penampangpenampang saluransaluran terbukaterbuka yang yang lebarlebar sekalisekali dimanadimana berlakuberlaku pendekatanpendekatan sebagaisebagaisaluransaluran terbukaterbuka berpenampangberpenampang persegipersegi empatempatdengandengan lebarlebar yang yang jauhjauh lebihlebih besarbesar daripadadaripadakedalamankedalaman aliranaliran B >> y, dan B >> y, dan kelilingkeliling basahbasah P P disamakandisamakan dengandengan lebarlebar saluransaluran B. B. DenganDengandemikiandemikian makamaka luasluas penampangpenampang A = B A = B .. y ; y ; P = B P = B sehinggasehingga : :
yByB
PAR ===
.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3333
Debit Debit aliranaliran adalahadalahvolume air yang volume air yang mengalirmengalir melaluimelalui
suatusuatu penampangpenampangtiaptiap satuansatuan waktuwaktu, , simbol/notasisimbol/notasi yang yang
digunakandigunakan adalahadalah QQ..
ApabilaApabila hukumhukumketetapanketetapan massamassa
diterapkanditerapkan untukuntuk aliranalirandiantaradiantara duadua penampangpenampangsepertiseperti padapada Gb.1.3 dan Gb.1.3 dan dengandengan menggunakanmenggunakan
Pers.1.1.Pers.1.1.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3434
makamaka didapatdidapat persamaanpersamaan sebagaisebagai berikutberikut::
untukuntuk kerapatankerapatan tetaptetap ρρ11 = = ρρ22, , sehinggasehinggapersamaanpersamaan tersebuttersebut menjadimenjadi ::
(1.6)(1.6)
PersamaanPersamaan (1.6) (1.6) tersebuttersebut didi atasatas disebutdisebutpersamaanpersamaan kontinuitaskontinuitas. .
22221111 .... VAmVAm ρρ ===
QVAVA == 2211 ..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3535
Kecepatan aliran (V) dari suatu penampang alirantidak sama diseluruh penampang aliran, tetapi
bervariasi menurut tempatnya.
Apabila cairan bersentuhan dengan batasnya(didasar dan dinding saluran) kecepatan
alirannya adalah nol
Hal ini seringkali membuat kompleksnyaanalisis, oleh karena itu untuk keperluan
praktis biasanya digunakan harga rata-rata dari kecepatan di suatu penampang aliran
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3636
KecepatanKecepatan ratarata--rata rata iniini didefinisikandidefinisikansebagaisebagai debit debit aliranaliran dibagidibagi luasluas penampangpenampangaliranaliran, dan , dan oleholeh karenakarena ituitu satuannyasatuannyaadalahadalah panjangpanjang per per satuansatuan waktuwaktu..
Dimana:V = Kecepatan rata – rata aliran (ft/s atau m/s)Q = Debit aliran (ft3/s atau m3/s )A = Luas penampang aliran (ft2 atau m2)
AQV = (1.7)(1.7)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3737
Gambar 1.6. Pembagian kecepatan(velocity distribution) di
arah vertikal
Gambar 1.6 menunjukkanpembagiankecepatan
diarah vertikaldengan
kecepatanmaksimum dipermukaan air dan kecepatannol pada dasar.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3838
MisalnyaMisalnya kecepatankecepatan aliranaliran didi suatusuatu titiktitikadalahadalah dan dan kecepatankecepatan rata rata ratarata aliranaliranadalahadalah V V makamaka debit debit aliranaliran adalahadalah ::
∫==A
dAvAVQ ..
Kecepatan rata-rata dapat ditentukan dariPers.(1.8) tersebut diatas
A
dAvV A∫=
.
(1.8)(1.8)
(1.9)(1.9)
v
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 3939
AliranAliran tetaptetap ((steady flowsteady flow)) merupakanmerupakansalahsalah satusatu jenisjenis aliranaliran; ; katakata ““tetaptetap””menunjukkanmenunjukkan bahwabahwa didi seluruhseluruh analisisanalisisaliranaliran diambildiambil asumsiasumsi bahwabahwa debit debit alirannyaalirannyatetaptetap. . ApabilaApabila aliranaliran melaluimelalui saluransaluranprismatisprismatis makamaka kecepatankecepatan aliranaliran V V jugajugatetaptetap, , atauatau kecepatankecepatan aliranaliran tidaktidak berubahberubahmenurutmenurut waktuwaktu..
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ =
∂∂ 0
tV
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4040
sebaliknyasebaliknyaapabilaapabilakecepatankecepatanaliranaliran berubahberubahmenurutmenurut waktuwaktu, , aliranaliran disebutdisebutaliranaliran tidaktidaktetaptetap ((unsteady unsteady flowflow))
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ≠
∂∂ 0
tV
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4141
AliranAliran seragamseragam ((uniform uniform flowflow)) merupakanmerupakan jenisjenisaliranaliran yang lain; yang lain; katakata““seragamseragam”” menunjukkanmenunjukkanbahwabahwa kecepatankecepatan aliranalirandisepanjangdisepanjang saluransaluran adalahadalahtetaptetap, , dalamdalam halhal kecepatankecepatanaliranaliran tidaktidak tergantungtergantung padapadatempattempat atauatau tidaktidakberubahberubah menurutmenuruttempatnyatempatnya. .
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ =
∂∂ 0
sV
sebaliknyasebaliknya apabilaapabilakecepatankecepatan
berubahberubah menurutmenuruttempattempat makamakaaliranaliran disebutdisebut
aliranaliran tidaktidakseragamseragam
((nonuniformnonuniformflowflow)). .
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ≠
∂∂ 0
sV
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4242
Aliran seragamAliran seragam dan tetap dan tetap disebut disebut aliran aliran beraturanberaturan
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ =
∂∂
=∂∂ 00
sVdan
tV
Aliran tidak seragam dapat dibagi menjadi :o aliran berubah lambat laun
(gradually varied flow)o aliran berubah dengan cepat
(rapidly varied flow)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4343
AliranAliran disebutdisebut berubahberubah lambatlambat launlaunapabilaapabila perubahanperubahan kecepatankecepatan terjaditerjadi secarasecaralambatlambat launlaun dalamdalam jarakjarak yang yang panjangpanjang, , sedangkansedangkan aliranaliran disebutdisebut berubahberubah dengandenganapabilaapabila perubahanperubahan terjaditerjadi padapada jarakjarak yang yang pendekpendek..
UntukUntuk saluransaluran prismatisprismatis jenisjenis aliranalirantersebuttersebut diatasdiatas jugajuga dapatdapat dinyatakandinyatakan dalandalan
perubahanperubahan kedalamankedalaman aliranaliran sepertisepertiditunjukkanditunjukkan dalamdalam persamaanpersamaan--persamaanpersamaan
sebagaisebagai berikutberikut ::
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4444
0:,0:
0:,0:
≠∂∂
=∂∂
≠∂∂
=∂∂
shamTidakSeragAliran
shSeragamAliran
thTetapTidakAliran
thTetapAliran
Contoh dari perubahan kedalaman air disepanjang aliran dapat dilihat pada Gb.1.7 dibawah ini.
h1 h2
(a)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4545
Laut
(b)
Gambar 1.7. Perubahan kedalaman air (a. aliran seragam; b. aliran berubah lambat laun; c.
aliran berubah dengan cepat) disepanjang aliran
Air balik (backwater)
(c) Laut
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4646
AliranAliran laminerlamineradalahadalah suatusuatu tipetipe
aliranaliran yang yang ditunjukkanditunjukkan oleholehgerakgerak partikelpartikel--partikelpartikel cairancairan
menurutmenurut garisgaris--garisgarisarusnyaarusnya yang yang halushalus
dan dan sejajarsejajar. .
SebaliknyaSebaliknya aliranaliranturbulenturbulen tidaktidak
mempunyaimempunyai garisgaris--garisgaris arusarus yang yang
halushalus dan dan sejajarsejajarsamasama sekalisekali
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4747
KarakteristikKarakteristik aliranaliran turbulenturbulen ditunjukkanditunjukkanoleholeh terbentuknyaterbentuknya pusaranpusaran--pusaranpusaran dalamdalam aliranaliran, , yang yang menghasilkanmenghasilkan percampuranpercampuran terusterus menerusmenerusantaraantara partikelpartikel partikelpartikel cairancairan didi seluruhseluruhpenampangpenampang aliranaliran..
PerhatikanPerhatikan bahwabahwa pusaranpusaran--pusaranpusaranmenghasilkanmenghasilkan variasivariasi araharah maupunmaupun besarnyabesarnyakecepatankecepatan. . PerhatikanPerhatikan jugajuga bahwabahwa pusaranpusaran--pusaranpusaran padapada suatusuatu waktuwaktu memberimemberi kontribusikontribusipadapada kecepatankecepatan daridari partikelpartikel yang yang diketahuidiketahui dalamdalamaraharah aliranaliran , dan , dan padapada waktuwaktu yang lain yang lain mengurangimengurangidarinyadarinya. .
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4848
HasilnyaHasilnya adalahadalah bahwabahwa pembagianpembagiankecepatankecepatan yang yang diambildiambil padapada waktuwaktu yang yang berbedaberbeda--bedabeda tampaktampak berbedaberbeda satusatu samasama lain, dan lain, dan pembagianpembagian kecepatankecepatan tersebuttersebut akanakan tampaktampak lebihlebihkasarkasar daripadadaripada pembagianpembagian kecepatankecepatan daridari suatusuatualiranaliran laminerlaminer
Hal ini dapat diinterpertasikan bahwaperubahan kecepatan dalam aliran turbulen akandipertimbangkan sebagai aliran tidak tetap(unsteady). Namun demikian, apabila kecepatanrata-rata pada sembarang titik yang diketahui didalam aliran adalah tetap (constant), maka alirandiasumsikan sebagai aliran tetap.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 4949
UntukUntuk membedakanmembedakan aliranaliran apakahapakah turbulenturbulen atauataulaminerlaminer, , terdapatterdapat suatusuatu angkaangka tidaktidak bersatuanbersatuanyang yang disebutdisebut AngkaAngka Reynold (Reynold (Reynolds Reynolds NumberNumber)). . AngkaAngka iniini dihitungdihitung dengandengan persamaanpersamaansebagaisebagai berikutberikut::
ϑRVRe
4= ( 1.10)
Dimana:Re = Angka Reynold (tanpa satuan) V = Kecepatan rata-rata (ft/s atau m/s)R = Jari-jari hydraulik (ft atau m)ϑ = Viskositas kinematis, tersedia dalam tabel
sifat-sifat cairan (ft2/s atau m2/s)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5050
Menurut hasil percobaan oleh Menurut hasil percobaan oleh Reynold, apabila angka Reynold, apabila angka
Reynold kurang daripada Reynold kurang daripada 2000, aliran biasanya 2000, aliran biasanya
merupakan aliran laminer. merupakan aliran laminer. Apabila angka Reynold lebih Apabila angka Reynold lebih besar daripada 4000, aliran besar daripada 4000, aliran biasanya adalah turbulen. biasanya adalah turbulen.
SedangSedang antaraantara 2000 dan 4000 2000 dan 4000 aliranaliran dapatdapat laminerlaminer atauatauturbulenturbulen tergantungtergantung padapada
faktorfaktor--faktorfaktor lain yang lain yang mempengaruhimempengaruhi..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5151
Efek dari gaya gravitasi pada suatu Efek dari gaya gravitasi pada suatu aliran ditunjukkan dalam perbandingan aliran ditunjukkan dalam perbandingan atau rasio antara gaya inersia dan gaya atau rasio antara gaya inersia dan gaya gravitasi. Rasio antara gayagravitasi. Rasio antara gaya--gaya gaya tersebut dinyatakan dalam tersebut dinyatakan dalam angka Froudeangka Froude, , yaitu :yaitu :
LgVFR .
= ( 1.11)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5252
Dimana:Dimana:
FFRR = angka Froude (tidak berdimensi/ tidak = angka Froude (tidak berdimensi/ tidak mempunyai satuan)mempunyai satuan)
V = kecepatan rataV = kecepatan rata--rata aliran ( ft/s atau m/s )rata aliran ( ft/s atau m/s )
L = panjang karakteristik (dalam ft atau m)L = panjang karakteristik (dalam ft atau m)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5353
Dalam aliran saluran terbuka panjang karakteristik Dalam aliran saluran terbuka panjang karakteristik disamakan dengan kedalaman hydraulik D. disamakan dengan kedalaman hydraulik D. Dengan demikian untuk aliran saluran terbuka Dengan demikian untuk aliran saluran terbuka angka Froude adalah:angka Froude adalah:
DgVF R .
=
Apabila angka F sama dengan satu maka Pers.1.10 menjadi:
DgV .= ( 1.13)
( 1.12)
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5454
Dg .
Dimana:
Adalah kecepatan rambat gelombang (celerity), dari gelombang gravitasi yang terjadi dalam aliran dangkal.
gDc =
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5555
DalamDalam halhal iniini aliranaliran disebutdisebut dalamdalamkondisikondisi kritiskritis, and , and aliranaliran disebutdisebut aliranaliran kritiskritis((critical flowcritical flow)). . ApabilaApabila hargaharga angkaangka FFRR lebihlebihkecilkecil daripadadaripada satusatu atauataualiranaliran disebutdisebut aliranaliran subsub--kritiskritis ((subcriticalsubcriticalflowflow))..
DalamDalam kondisikondisi iniini gayagaya gravitasigravitasimemegangmemegang peranperan lebihlebih besarbesar; ; dalamdalam halhal iniinikecepatankecepatan aliranaliran lebihlebih kecilkecil daripadadaripada kecepatankecepatanrambatrambat gelombanggelombang dan dan halhal iniini ditunjukkanditunjukkandengandengan lairannyalairannya yang yang tenangtenang..
DgV .⟨
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5656
SebaliknyaSebaliknya apabilaapabila hargaharga FFRR lebihlebih besarbesardaripadadaripada satusatu atauataualiranaliran disebutdisebut AliranAliran supersuper--kritiskritis ((supercritical supercritical flowflow)). .
DalamDalam halhal iniini gayagaya--gayagaya inersiainersia menjadimenjadidominandominan, , jadijadi aliranaliran mempunyaimempunyai kecepatankecepatan besarbesar; ; kecepatankecepatan aliranaliran lebihlebih besarbesar daripadadaripada kecepatan kecepatan rambat gelombang yang ditandai dengan rambat gelombang yang ditandai dengan alirannya yang deras.alirannya yang deras.
DgV .⟩
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5757
Suatu kombinasi dari efek viskositas Suatu kombinasi dari efek viskositas dan dan gravitasigravitasi menghasilkanmenghasilkan salahsalah satusatu daridari empatempatregime regime aliranaliran, yang , yang disebutdisebut::
(a)(a) subkritissubkritis--laminerlaminer ((subcriticalsubcritical--laminerlaminer), ), apabilaapabila FFRR lebihlebih kecilkecil daripadadaripada satusatu dan Rdan Reeberadaberada dalamdalam rentangrentang laminerlaminer; ;
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5858
(b) (b) superkritissuperkritis--laminerlaminer ((supercriticalsupercritical--laminerlaminer), ), apabilaapabila FFRR lebihlebih besarbesar daripadadaripada satusatu dan dan RRee beradaberada dalamdalam rentangrentang laminerlaminer; ;
(c) (c) superkritissuperkritis--turbulentturbulent ((supercriticalsupercritical--turbulentturbulent), ), apabilaapabila FFRR lebihlebih besarbesar daripadadaripada satusatu dan dan Re Re beradaberada dalamdalam rentangrentang laminerlaminer; ;
(d) (d) subkritissubkritis--turbulenturbulen ((subcriticalsubcritical--turbulentturbulent),),apabilaapabila FFRR lebihlebih kecilkecil daripadadaripada satusatu dan Rdan Reeberadaberada dalamdalam rentangrentang turbulenturbulen..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 5959
Contoh Soal 1.1 : Geometri aliran
B
y
T
(b) Persegi empat
yd0
T
(d) Lingkaran
y
T
z1
(c) Segitiga
y
B
T
z1
(a) Trapesium
Gambar 1.8.Beberapa bentuk penampangaliran saluran terbuka
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6060
(a)(a) SuatuSuatu saluransaluran berpenampangberpenampang persegipersegi empatempatsepertiseperti padapada Gb.1.8 (a) Gb.1.8 (a) mempunyaimempunyai lebarlebar dasardasarB = 6 m dan B = 6 m dan kedalamankedalaman aliranaliran y = 0,80 m, y = 0,80 m, digunakandigunakan untukuntuk saluransaluran drainasedrainase kotakota ((karenakarenapertimbanganpertimbangan keterbatasanketerbatasan lahanlahan), ), tentukantentukanbesarnyabesarnya faktorfaktor geometrigeometri yang lain yang lain yaituyaitu: : A,P,T,R,D,danA,P,T,R,D,dan Z.Z.
JawabanJawaban::KemiringanKemiringan tebingtebing : 1 (: 1 (vertikalvertikal) : 0 (horizontal)) : 0 (horizontal)LuasLuas PenampangPenampang : A = B x y : A = B x y
= 6m x 0,80m = 4,80 m= 6m x 0,80m = 4,80 m22
KelilingKeliling basahbasah : P = B + 2y = 6m + 2 x 0,80m : P = B + 2y = 6m + 2 x 0,80m = 7,60 m= 7,60 m
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6161
Lebar permukaanLebar permukaan : T = B = 6 m: T = B = 6 mJariJari--jari hydraulik jari hydraulik ::
Kedalaman hydraulik :Kedalaman hydraulik :
FaktorFaktor PenampangPenampang aliranaliran kritiskritis ::
mmPAR 6316,0
6,780,4 2
===
mmm
TAD 80,0
68,4 2
===
5,2
2
29,4
80,480,4
m
mm
DAZ
=
=
=
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6262
Contoh Soal 1.2 : Sifat dan tipe aliranContoh Soal 1.2 : Sifat dan tipe aliran
Suatu saluran berpenampang persegi Suatu saluran berpenampang persegi empat mempunyai lebar 3 meter dan tinggi empat mempunyai lebar 3 meter dan tinggi 2 meter. Kedalaman air di dalam saluran 2 meter. Kedalaman air di dalam saluran adalah 1,5 meter, dan mengalirkan air adalah 1,5 meter, dan mengalirkan air sebesar Q = 30 msebesar Q = 30 m33/s. Tentukan luas /s. Tentukan luas penampang, keliling basah, dan jaripenampang, keliling basah, dan jari--jari jari hydraulik. Apakah aliran merupakan aliran hydraulik. Apakah aliran merupakan aliran laminer atau turbulen.laminer atau turbulen.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6363
Penyelesaian:Penyelesaian:Dari bentuk penampang saluran (persegiempat),Dari bentuk penampang saluran (persegiempat),dapat dihitung dengan mudah :dapat dihitung dengan mudah :A A = 3 m x 1,5 m = 4,5 m= 3 m x 1,5 m = 4,5 mPPww = 3 m + 2 x 1,5 m = 6,0 m= 3 m + 2 x 1,5 m = 6,0 m
mPAR
w
75,065,4
===
UntukUntuk mengetahuimengetahui apakahapakah aliranaliran laminerlaminer atauatauturbulenturbulen, , harusharus dihitungdihitung duludulu besarnyabesarnya AngkaAngkaReynold Reynold dengandengan langkahlangkah sebagaisebagai berikutberikut::
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6464
AngkaAngka tersebuttersebut lebihlebih besarbesar daripadadaripada 4000 4000 makamakaaliranaliran adalahadalah aliranaliran turbulenturbulen..
267,65,4
30 smAQV ===
( )( ) 000.000.20
1000.175,067,64
26 =×
××= − sm
msmRe
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6565
DikerjakanDikerjakan dirumahdirumah dan dan dibahasdibahas padapada waktuwaktukuliahkuliah berikutnyaberikutnya..
(1)Gambar (1)Gambar hubunganhubungan antaraantara kedalamankedalaman aliranaliran((sebagaisebagai ordinatordinat) dan ) dan kecepatankecepatan aliranaliran ((sebagaisebagaiabsisabsis) ) dalamdalam satuansatuan SI (SI (m/sm/s) ) untukuntuk empatempat regime regime aliranaliran dalamdalam suatusuatu saluransaluran lebarlebar sekalisekali, , padapadakertaskertas logaritmalogaritma. . ViskositasViskositas daridari air air padapadatemperaturtemperatur 2020ºº adalahadalah ϑϑ = 1,007 x 10= 1,007 x 10--6 m6 m22/s. /s. GunakanGunakan persamaanpersamaan Reynold dan Reynold dan mulaimulai dengandenganangkaangka Reynold: RReynold: Ree = 31,47 x 10= 31,47 x 10--66 sampaisampaiRRee = 128.000; dan = 128.000; dan persamaanpersamaan FroudeFroude dengandenganangkaangka FroudeFroude; F; FRR = 0,125 = 0,125 sampaisampai FFRR = 64. = 64. KemudianKemudian buatbuat duludulu tabeltabel sebagaisebagai berikutberikut untukuntukangkaangka Reynold :Reynold :
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6666
dstdst
2.2.
1.1.
KecepatanKecepatan aliranaliran V (V (m/sm/s))KedalamanKedalaman aliranaliran y (m)y (m)
Kemudian buat lagi tabel seperti di atas untuk angkaFroude.
Lanjutkan dengan membuat gambar pada kertaslog-log terlampir.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6767
(2)(2) UntukUntuk memudahkanmemudahkan perhitunganperhitungan elemenelemengeometrigeometri aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka didi dalamdalam saluransaluranberpenampangberpenampang lingkaranlingkaran sepertiseperti padapada Gb1.9 Gb1.9 berikutberikut iniini, , perluperlu dibuatdibuat grafikgrafik hubunganhubungan antaraantaray/dy/d00 sebagaisebagai ordinatordinat dengandengan A/AA/A00 , P/P, P/P00 , R/R, R/R00 , , T/dT/d00, D/d, D/d00 dan Z/(ddan Z/(d00))2,52,5 sebagaisebagai absisabsis, , dimanadimanasubskribsubskrib o o menunjukkanmenunjukkan hargaharga--hargaharga tersebuttersebutpadapada y = dy = d00. . HitungHitung duludulu besarnyabesarnya sudutsudut θθ untukuntuksetiapsetiap perbandinganperbandingan antaraantara y dan dy dan d00 yaituyaitu ( y/d( y/d00), ), ambilambil y/dy/d00 mulaimulai samasama dengandengan 0,10 0,10 sampaisampai 1 1 dimanadimana y=dy=d00. . GunakanGunakan persamaanpersamaan--persamaanpersamaanyang yang adaada didi tabeltabel 1.1 1.1 sepertiseperti contohcontoh tersebuttersebut didiatasatas, dan , dan buatbuat tabeltabel--tabeltabel yang yang diperlukandiperlukansebelumsebelum menggambarmenggambar grafiknyagrafiknya..
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6868
(3)(3) SetelahSetelah saudarasaudara mendapatmendapat grafikgrafik--grafik/lengkunggrafik/lengkung –– lengkunglengkung tersebuttersebut padapada soalsoalno 2) no 2) hitunghitung besarnyabesarnya A,P,R,T,D, dan Z A,P,R,T,D, dan Z untukuntuksuatusuatu aliranaliran saluransaluran terbukaterbuka didi dalamdalam saluransaluran
tertutuptertutup berpenampangberpenampang lingkaranlingkaran dengandengandiameter ddiameter d00 = 1,20 m dan = 1,20 m dan kedalamankedalaman aliranaliran
y = 0,90 m.y = 0,90 m.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 6969
AngkaAngka Reynold Reynold samasama dengandengan ::ϑ
yVRe =
det10007,1 26 m−×=ϑ
yRVyVR e
eϑ
ϑ=→=
UntukUntuk air air padapada temperaturtemperatur 2020ooC C viskositasviskositas kinematiskinematis
(1)(1)
DenganDengan persamaanpersamaan (1) (1) diatasdiatas untukuntuk setiapsetiap hargaharga RRee
akanakan diperolehdiperoleh hubunganhubungan antaraantara V dan y. V dan y.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7070
AmbilAmbil RRe e = 31,25 = 31,25 sepertiseperti contohcontoh didi Gb.1.5 Gb.1.5 bukubuku V.TeV.Te..Chow , Chow , untukuntuk RRee = 31,25 = 31,25 diperolehdiperoleh persamaanpersamaan ::
mymV 25,31det10007,1 26 ××
=−
my
V61047,31 −×
=
DenganDengan demikiandemikian apabilaapabila y y diketahuidiketahui V V dapatdapat dihitungdihitungdan dan dapatdapat dibuat tabel sebagai berikut :dibuat tabel sebagai berikut :
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7171
0,00670,00340,00170,00080,00040,00020,1500
0,01680,00840,00420,00210,00100,00050,0600
0,03360,01680,00840,00420,00210,00100,0300
0,06710,03360,01680,00840,00420,00210,0150
0,16780,08390,04200,02100,01490,00520,0060
0,33570,16780,08390,04200,02100,01050,0030
0,67130,33570,16780,08400,04200,02100,0015
1,67830,83920,41960,21000,10490,05240,0006
3,35671,67830,84000,42000,21000,10500,0003
Re = 1000Re = 500Re = 250Re = 125Re = 62,5Re = 31,25
Harga V untuk harga-harga Re
y
Tabel hubungan antara y dan V untuk berbagai harga RTabel hubungan antara y dan V untuk berbagai harga Ree
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7272
0,85930,42960,21480,10740,05370,02690,01340,1500
2,14831,07410,53710,26850,13430,06710,03360,0600
4,29652,14831,07410,53710,26850,13430,06710,0300
8,59314,29652,14831,07410,53710,26850,13430,0150
21,482710,74135,37072,68531,34270,67130,33570,0060
42,965321,482710,74135,37072,68531,34270,67130,0030
85,930742,965321,482710,74135,37072,68531,34270,0015
214,8224107,411253,705626,852813,42646,71323,35660,0006
429,6533214,8267107,413353,706726,853313,42676,71330,0003
Re = 128000Re = 64000Re = 32000Re = 16000Re = 8000Re = 4000Re = 2000
Harga V untuk harga-harga Re
y
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7373
TabelTabel hubunganhubungan antaraantara y dan V y dan V untukuntuk berbagaiberbagai hargaharga daridariAngkaAngka FrudeFrude ( F( FRR ))
4,85222,42611,21310,60650,30330,15160,1500
3,06871,53440,76720,38360,19180,09600,0600
2,17001,08500,54250,27120,13560,06780,0300
1,53440,76720,38360,19180,09590,04790,0150
0,97040,48520,24260,12130,06070,03030,0060
0,68620,34310,17160,08580,04290,02140,0030
0,48520,24260,12130,06070,03030,01520,0015
0,30690,15340,07670,03840,01920,00960,0006
0,21700,10850,05420,02710,01360,00680,0003
FR = 4FR = 2FR = 1,00FR = 0,50FR = 0,250FR = 0,125
Harga V untuk harga-harga FR
y
yFVyg
VF RR 81,9=→=
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7474
77,635438,817719,40899,70440,1500
49,101024,550512,27496,13740,0600
34,718117,35938,68004,33980,0300
24,549812,27496,13743,06870,0150
15,52667,76333,88171,94080,0060
10,97935,48972,74481,37240,0030
7,76353,88181,94090,97040,0015
4,91002,45501,22750,61380,0006
0,34721,73590,86800,43400,0003
FR = 64FR = 32FR = 16FR = 8
Harga V untuk harga-harga FR
y
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7575
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7676
Untuk mempelajari lebih lanjut Untuk mempelajari lebih lanjut aliran saluran terbuka dibutuhkan aliran saluran terbuka dibutuhkan ““elemen geometri aliranelemen geometri aliran”” yaitu: yaitu: Lebar Dasar (B), Lebar Lebar Dasar (B), Lebar permukaan (T), Kedalaman Aliran permukaan (T), Kedalaman Aliran Luas Penampang (A), Keliling Luas Penampang (A), Keliling Basah (P), dan Jari jari Hydraulik Basah (P), dan Jari jari Hydraulik (R). Elemen geometrik ini dapat (R). Elemen geometrik ini dapat diukur dan dihitung untuk berbagai diukur dan dihitung untuk berbagai bentuk penampang saluran.bentuk penampang saluran.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7777
Kriteria aliran dibedakan ditetapkan Kriteria aliran dibedakan ditetapkan menurut perubahan kecepatan atau menurut perubahan kecepatan atau kedalaman aliran menurut waktu dan kedalaman aliran menurut waktu dan tempat. Dari perubahan kecepatan tempat. Dari perubahan kecepatan atau kedalaman aliran tersebut dapat atau kedalaman aliran tersebut dapat dibedakan antara : aliran tetap dibedakan antara : aliran tetap ((steady flowsteady flow) dan alairan tidak tetap ) dan alairan tidak tetap ((unsteady flowunsteady flow), aliran seragam ), aliran seragam ((uniform flowuniform flow) dan aliran tidak ) dan aliran tidak seragam (seragam (ununiform flowununiform flow). ). AliranAliranseragamseragam dapatdapat berupaberupa aliranaliranberubahberubah lambatlambat launlaun ((gradually gradually varied varied flowflow) dan ) dan aliranaliran berubahberubahdengandengan cepatcepat ((rapidly varied flowrapidly varied flow).).
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7878
Sifat aliran dapat ditunjukkan dengan Sifat aliran dapat ditunjukkan dengan hubungan antara kecepatan aliran hubungan antara kecepatan aliran dengan faktor geometri dan viskositas dengan faktor geometri dan viskositas cairan. Hubungan ini dinyatakan dalam cairan. Hubungan ini dinyatakan dalam Angka Reynold (Angka Reynold (RRee) yang tidak ) yang tidak berdimensi. Angka tersebut berdimensi. Angka tersebut menunjukkan adanya Aliran Laminer dan menunjukkan adanya Aliran Laminer dan Aliran Turbulen.Aliran Turbulen.
ϑVRRe
4=
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 7979
Tipe aliran dapat ditunjukkan Tipe aliran dapat ditunjukkan dengan hubungan antara dengan hubungan antara kecepatan aliran dengan faktor kecepatan aliran dengan faktor geometri dan gaya gravitasi. geometri dan gaya gravitasi. Hubungan tersebut dinyatakan Hubungan tersebut dinyatakan dalam Angka Froude (dalam Angka Froude (FFRR) yang ) yang tidak berdimensi. Angka Froude tidak berdimensi. Angka Froude tersebut menunjukkan adanya tersebut menunjukkan adanya aliran kritis, aliran Sub kritis dan aliran kritis, aliran Sub kritis dan Aliran Superkritis.Aliran Superkritis.
gDVFR =
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 8080
Bentuk aliran laminer, aliran Bentuk aliran laminer, aliran turbulen, aliran kritis, aliran turbulen, aliran kritis, aliran
sub kritis dan aliran superkritis sub kritis dan aliran superkritis dapat dilihat pada CD dapat dilihat pada CD
terlampir.terlampir.
TEP 201 TEP 201 -- Mekanika FluidaMekanika Fluida 8181