06-loncatan hidraulik
Post on 29-Jun-2015
1.206 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LONCATAN HIDRAULIK(HYDRAULIC JUMP)
Ir. Suroso Dipl.HE,M.Eng
TimeTime
SpaceSpace
Flow in Open Channel
Steady Flow
Uniform Flow Non Uniform Flow
Rapidly varied Flow(Hydraulic Jump)
Gradually Varied Flow
Unsteady Flow
KKlasifilasifikkaassii berdasarkan perubahan kedalaman aliran berdasarkan perubahan kedalaman aliran terhadap waktu (time) dan tempat (terhadap waktu (time) dan tempat (spacespace))..
Hydraulic JumpHydraulic Jump Loncatan 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 Kegunaan Hydraulic JumpJump
Untuk 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 Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Hydraulic Jump
Aliran disebutAliran disebut rapidly varied flow (RVF)rapidly varied flow (RVF) jika ada perubahan besar kedalaman aliran jika ada perubahan besar kedalaman aliran dalam jarak pendekdalam jarak pendek Pintu air (Pintu air (Sluice gatesSluice gates)) Peluap/bendung (Peluap/bendung (WeirsWeirs)) Air terjun (Air terjun (WaterfallsWaterfalls)) Perubahan tiba-tiba pada penampangPerubahan tiba-tiba pada penampang
Sering terjadi dalam Sering terjadi dalam 3D 3D ddan an efek trefek transienansien BackflowsBackflows Separations Separations
Rapidly Varied Flow and Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Hydraulic Jump
Ditinjau volume kontrol Ditinjau volume kontrol di sekitardi sekitar hydraulic jump hydraulic jump
AAnggapan-anggapannggapan-anggapan1.1. V V kkonstan onstan ppaada da
penampangpenampang (1) (1) ddan (2), an (2), ddand and 11 ddan an 22 1 1
2.2. P = P = gygy
3.3. ww diabaikan diabaikan relatirelatif f terhadap terhadap losses losses yang yang terjadi selamaterjadi selama hydraulic hydraulic jumpjump
4.4. Saluran lebar dSaluran lebar dan an horihorissontalontal
5.5. Tidak ada gaya luar Tidak ada gaya luar selain gaya beratselain gaya berat
Rapidly Varied Flow and Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Hydraulic Jump
Persamaan kontinuitasPersamaan kontinuitas
Persamaan Persamaan momentummomentum
SubstituSubstitusi dsi dan an penyederhanaanpenyederhanaan
Pers.kuadratik dlm y2/y1
Rapidly Varied Flow and Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Hydraulic Jump
SSeellesaikan persamaan kuesaikan persamaan kuadratiadratikk ddan an ambil akarambil akar positipositiff saja dan didapatsaja dan didapat depth ratiodepth ratio
Persamaan ePersamaan energnergi untuk penampang ini dapat i untuk penampang ini dapat ditulisditulis s sbbbb
Kehilangan energi pada Kehilangan energi pada hydraulic jumphydraulic jump
Rapidly Varied Flow and Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Hydraulic Jump
SeringSering, hydraulic jumps , hydraulic jumps diabaikdiabaikaan karena n karena meredam meredam energenergi i yyang ang berhargaberharga
NamunNamun, , dalam beberapa dalam beberapa kasuskasus, energ, energii harus harus diredam agar tidak diredam agar tidak menimbmenimbuulkan kerusakanlkan kerusakan
Ukuran Ukuran performance performance dari dari hydraulic jump hydraulic jump adalah fadalah fraraksksi i peredaman peredaman energenergii, , atauatau energy energy dissipation ratiodissipation ratio
Rapidly Varied Flow and Rapidly Varied Flow and Hydraulic Jump Hydraulic Jump
Berdasarkan Berdasarkan uji uji ekseksperimental perimental menunjukkan menunjukkan bahwabahwa hydraulic hydraulic jumps jumps dapat dapat dikdiklasifilasifikasi kasi kedalamkedalam 5 5 kkategori, ategori, tergantung tergantung pada bilangan pada bilangan Froude hulu Froude hulu FrFr
HydraulicHydraulic Jump Jump sebagai sebagai apliaplikkaassi i PersamaanPersamaan
MomentumMomentum
Lab Jump in Flume (Lab Jump in Flume (kanan kanan ke kirike kiri))
Lab Jump in Flume (Lab Jump in Flume (kanan kanan ke kirike kiri))
Film Hydraulic JumpFilm Hydraulic Jump
hydrojump.mov
Hydraulic JumpsHydraulic Jumps
Terjadi bila ada Terjadi bila ada transitransissii tiba-tiba tiba-tiba dari aliran dari aliran supersuperkkritiritiss (y < y (y < ycc) ) ke ke subsubkkritiritiss (y > y (y > ycc).).
Contoh terjadinya hydraulic jumpContoh terjadinya hydraulic jump:: Pada kaki pelimpah (Pada kaki pelimpah (spillwayspillway)) Pada saluran yang tiba-tiba Pada saluran yang tiba-tiba
kemiringannya berubah datarkemiringannya berubah datar..
Dalam menganalisisDalam menganalisis hydraulic hydraulic jumps jumps dianggap ada kekekalan dianggap ada kekekalan momentum, momentum, yaituyaitu : :
2
222
1
221
gy
q
2
y
gy
q
2
y
Secara aljabar dapat disederhanakan untuk mendapatkan:
1F812
1
y
y 21
1
2
1F812
1
y
y 22
2
1
yy1 1 adalah adalah initial depth initial depth ddan < yan < ycc ((aliran aliran supersuperkkritiritiss).).
yy2 2 adalah adalah sequent depth sequent depth ddan > an > yycc ( (aliran aliran subsubkkritiritiss).).
Kehilangan Kehilangan energenergii dalam dalam hydraulic jump hydraulic jump dapat dihitung dapat dihitung dengandengan::
21
312
1 yy4
yyE
Sequent DepthSequent Depth
g
yVyyy 1
21
211
22
22
HHyydrdrauaulilic Jumpc Jump pada Saluran Segi pada Saluran Segi EEmpatmpat
Ditinjau aliran loncat hidraulik pada Ditinjau aliran loncat hidraulik pada saluran segi empat seperti gambarsaluran segi empat seperti gambar
HHyydrdrauaulilic Jumpc Jump pada Saluran Segi pada Saluran Segi EEmpatmpat
Persamaan momentum pada penampang Persamaan momentum pada penampang 1 & 21 & 2
Sequent Depth RatioSequent Depth Ratio
12 vvQF
1222
21 2
1
2
1qvqvyy
21
221
22
112
yyg
qyy
21
1
2 8112
1F
y
y
Karakteristik Karakteristik HyHydrdrauaulilic c JumpJump
Kehilangan Energi: EKehilangan Energi: ELL = E = E11 – E – E22
Panjang loncatan.Panjang loncatan.
- Penelitian Bradley dan Peterika menghasilkan L- Penelitian Bradley dan Peterika menghasilkan Ljj/y/y22 =f(F=f(F11))
- Elevatorski menghasilkan ; L- Elevatorski menghasilkan ; Ljj = 6,9(y = 6,9(y22-y-y11) )
g
vy
g
vyEL 22
22
2
21
1
22
21
21
22
2
21 2
1
yy
yy
g
qyy
21
312
4 yy
yyEL
Variasi LVariasi Ljj/y/y22-F-F11 (Bradley dan (Bradley dan Peterika)Peterika)
Aplikasi Hydraulic JumpAplikasi Hydraulic Jump
SELAMAT SELAMAT BELAJARBELAJAR
top related