kajian distribusi intensitas turbulen pada saluran...

10
KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN MENIKUNG 120 ̊ DENGAN ACOUSTIC DOPPLER VELOCIMETER (ADV) Alief Nur Afrizal 1 , Sumiadi 2 , M. Janu Ismoyo 2 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya e-mail: [email protected] ABSTRAK Analisa aliran pada saluran terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran tertutup karena berhadapan langsung dengan udara luar. Apabila pada saluran terdapat aliran turbulen, maka besar kemungkinan akan terjadi kavitasi maupun gerusan. Penelitian ini menggunakan flume atau saluran berupa dasar fix bed yang berbentuk penampang persegi dengan lebar (B) = 50 cm, tinggi (H)= 50 cm, dengan sudut pada belokan sebesar R = 120 o dan jari-jari r = 100 cm. Sedangkan saluran lurus sebelum belokan sepanjang 300 cm dan saluran setelah belokan sepanjang 200 cm. Dinding dan dasar saluran terbuat dari campuran pasir dan semen yang diaci dan dilapisi dengan cat tembok. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan adalah Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) yang menggunakan prinsip kerja berdasarkan hukum Fisika Doppler. Hasil dari alat ADV berupa kecepatan sesaat yang merupakan data untuk melakukan perhitungan intensitas turbulen pada penelitian. Berdasarkan hasil penelitian pada section C0 nilai intensitas turbulen tangensial lebih besar dari nilai intensitas turbulen radial. Namun ketika melewati belokan section C60 nilai intensitas turbulen radial lebih besar dari nilai intensitas turbulen tangensial. Nilai intensitas turbulen radial mengalami peningkatan sebesar 45,29%. Kemudian ketika melewati belokan section C120 intensitas turbulen kembali mengalami peningkatan sebesar 45,03%. Energi kinetik turbulen maksimum cenderung berada pada sisi tengah saluran. Distribusi intensitas turbulen sisi dalam (R80) selalu lebih besar dari sisi luar (R120). Dengan nilai rerata sisi dalam (R80) sebesar 3,4502 cm/s dan sisi luar (R120) sebesar 2,8356 cm/s. Belokan pada saluran dapat mempengaruhi distribusi intensitas turbulen maupun energi kinetik turbulen aliran. Terlihat pada penelitian kali ini intensitas turbulen maupun energi kinetik turbulen mengalami fluktuatif ketika aliran melewati belokan. Kata kunci: intensitas turbulen, energi kinetik turbulen, saluran terbuka, ADV, belokan saluran ABSTRACT Analysis of flow in open channel is more complex than on the analysis of flow in closed channel because face to face with the outside air. If the channel there is a turbulent flow, then likely will occur cavitation or scour. This study uses a flume or channel form the basis of a fixed bed in the form of a square cross-section with a width (B) = 50 cm, height (H) = 50 cm, with the angle of the branch of R = 120o and radius r = 100 cm. While the channel is straight before the bend along the 300 cm and channels after the turn along the 200 cm. Walls and floor of the channel is made of a mixture of sand and cement and coated with paint. The tools used to measure the speed is Acoustic Doppler velocimeter (ADV), which uses the working principle is based of Physics Doppler. The results of the tool ADV form of instantaneous speed is the data for calculating the turbulent intensity on research. Based on the results of research on the section C0 tangential turbulent intensity value is greater than the radial turbulence intensity. However, when passing through the bend section C60 radial turbulent intensity value is greater than the value of the tangential turbulence intensity. Radial turbulence intensity values increased by 45.29%. Then when passing through the bend section C120 turbulent intensity back an increase of 45.03%. The maximum turbulent kinetic energy tends to be in the middle of the channel. Turbulent intensity distribution in the side (R80) is always greater than the outer side (R120). With the average value of the inner side (R80) of 3.4502 cm / s and the outer side (R120) of 2.8356 cm / s. Bends in the channel will affect the turbulence intensity distribution and turbulent kinetic energy. This study looks at the turbulent intensity and the turbulent kinetic energy when experiencing fluctuating flows through turns. Keywords: turbulence intensity, turbulent kinetic energy, open channel, ADV, turn the channel

Upload: dinhkhue

Post on 28-Mar-2019

226 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN

PADA SALURAN MENIKUNG 120 ̊ DENGAN

ACOUSTIC DOPPLER VELOCIMETER (ADV)

Alief Nur Afrizal1, Sumiadi2, M. Janu Ismoyo2 1Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya

2Dosen Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya

e-mail: [email protected]

ABSTRAK

Analisa aliran pada saluran terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran tertutup karena

berhadapan langsung dengan udara luar. Apabila pada saluran terdapat aliran turbulen, maka besar

kemungkinan akan terjadi kavitasi maupun gerusan. Penelitian ini menggunakan flume atau saluran berupa

dasar fix bed yang berbentuk penampang persegi dengan lebar (B) = 50 cm, tinggi (H)= 50 cm, dengan sudut

pada belokan sebesar R = 120o dan jari-jari r = 100 cm. Sedangkan saluran lurus sebelum belokan sepanjang

300 cm dan saluran setelah belokan sepanjang 200 cm. Dinding dan dasar saluran terbuat dari campuran pasir

dan semen yang diaci dan dilapisi dengan cat tembok. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan adalah

Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) yang menggunakan prinsip kerja berdasarkan hukum Fisika Doppler.

Hasil dari alat ADV berupa kecepatan sesaat yang merupakan data untuk melakukan perhitungan intensitas

turbulen pada penelitian. Berdasarkan hasil penelitian pada section C0 nilai intensitas turbulen tangensial lebih

besar dari nilai intensitas turbulen radial. Namun ketika melewati belokan section C60 nilai intensitas turbulen

radial lebih besar dari nilai intensitas turbulen tangensial. Nilai intensitas turbulen radial mengalami

peningkatan sebesar 45,29%. Kemudian ketika melewati belokan section C120 intensitas turbulen kembali

mengalami peningkatan sebesar 45,03%. Energi kinetik turbulen maksimum cenderung berada pada sisi tengah

saluran. Distribusi intensitas turbulen sisi dalam (R80) selalu lebih besar dari sisi luar (R120). Dengan nilai

rerata sisi dalam (R80) sebesar 3,4502 cm/s dan sisi luar (R120) sebesar 2,8356 cm/s. Belokan pada saluran

dapat mempengaruhi distribusi intensitas turbulen maupun energi kinetik turbulen aliran. Terlihat pada

penelitian kali ini intensitas turbulen maupun energi kinetik turbulen mengalami fluktuatif ketika aliran

melewati belokan.

Kata kunci: intensitas turbulen, energi kinetik turbulen, saluran terbuka, ADV, belokan saluran

ABSTRACT

Analysis of flow in open channel is more complex than on the analysis of flow in closed channel because

face to face with the outside air. If the channel there is a turbulent flow, then likely will occur cavitation or

scour. This study uses a flume or channel form the basis of a fixed bed in the form of a square cross-section

with a width (B) = 50 cm, height (H) = 50 cm, with the angle of the branch of R = 120o and radius r = 100

cm. While the channel is straight before the bend along the 300 cm and channels after the turn along the 200

cm. Walls and floor of the channel is made of a mixture of sand and cement and coated with paint. The tools

used to measure the speed is Acoustic Doppler velocimeter (ADV), which uses the working principle is based

of Physics Doppler. The results of the tool ADV form of instantaneous speed is the data for calculating the

turbulent intensity on research. Based on the results of research on the section C0 tangential turbulent intensity

value is greater than the radial turbulence intensity. However, when passing through the bend section C60

radial turbulent intensity value is greater than the value of the tangential turbulence intensity. Radial

turbulence intensity values increased by 45.29%. Then when passing through the bend section C120 turbulent

intensity back an increase of 45.03%. The maximum turbulent kinetic energy tends to be in the middle of the

channel. Turbulent intensity distribution in the side (R80) is always greater than the outer side (R120). With

the average value of the inner side (R80) of 3.4502 cm / s and the outer side (R120) of 2.8356 cm / s. Bends in

the channel will affect the turbulence intensity distribution and turbulent kinetic energy. This study looks at the

turbulent intensity and the turbulent kinetic energy when experiencing fluctuating flows through turns.

Keywords: turbulence intensity, turbulent kinetic energy, open channel, ADV, turn the channel

Page 2: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

1. PENDAHULUAN

Aliran air pada saluran terbuka

berhadapan langsung dengan udara. Oleh

karena itu analisa aliran pada saluran

terbuka lebih kompleks dari pada analisa

aliran pada saluran tertutup. Ada kalanya

saluran terbuka ini terdapat tikungan.

Dengan menikungnya saluran terbuka

maka akan lebih kompleks lagi untuk

menganalisa saluran tersebut. ADV

merupakan alat ukur kecepatan aliran

yang cara kerjanya menggunakan hukum

fisika Efek Doppler. Transmitter dan

receiver pada probe ADV merupakan dua

syarat yang berkerja dalam prinsip Efek

Doppler. Transmitter merupakan bagian

dari ADV yang berfungsi mengeluarkan

gelombang dengan frukuensi tertentu

kemudian dipantulkan dan ditangkap oleh

receiver. Aliran turbulen merupakan

aliran dimana gaya kekentalan (viscosity)

lebih kecil dari gaya kelembaman (inertial

force) sehingga aliran tidak beraturan dan

bergerak keluar dari lintasannya. Apabila

pada saluran terdapat aliran turbulen,

maka besar kemungkinan akan terjadi

kavitasi maupun gerusan. Karena aliran

pada saluran menikung cukup kompleks,

selain itu masih sedikitnya penelitian

tentang saluran menikung pada jenjang S1

maka dibutuhkan penelitian pada saluran

menikung khususnya menganalisa

intensitas turbulen menggunakan Acoustic

Doppler Velocimeter (ADV).

2. TINJAUAN PUSTAKA

Persamaan Navier-Stokes

Persamaan pada dinamika fluida yang

berlaku untuk aliran laminar

incompressible yaitu Persamaan Navier-

Stokes arah sumbu x,y, dan z yang terdiri

dari persamaan kontinuitas (Istiarto,

2001:3) 𝜕𝑢

𝜕𝑥+

𝜕𝑣

𝜕𝑦+

𝜕𝑤

𝜕𝑧 = 0

Dimana:

u, v, dan w : kecepatan sesaat aliran arah

sumbu x, y, dan z.

x, y, dan z : nilai koordinat arah

longitudinal, radial, dan

vertikal.

Gambar 1. Sistem koordinat Cartesian

aliran fluida 3D

Sumber: Przedwojski, B. Blazejewski, R.

Pilarczyk, K. W. (1995:34)

Mencari Jenis Hidrolik Aliran

Besarnya ks dari berbagai tipe

kekasaran dasar telah banyak ditetapkan

dari berbagai eksperimen. Tabel 2.1

menunjukkan nilai-nilai ks untuk berbagai

jenis material penyusun saluran:

Tabel 1. Nilai tinggi kekasaran (ks)

Sumber: Raju (1986:24)

Untuk mencari nilai kekasaran yang tepat,

maka nilai n dan ks dapat dicari dengan

menyamakan nilai dari per- samaan-

persamaan Chezy.

Intensitas Turbulen

Aliran turbulen terjadi apabila gaya-

gaya kelembaman relatif sangat besar

dibandingkan dengan gaya kekentalan

sehingga aliran dikuasai oleh gaya

inersia.dalam tipe aliran ini partikel-

partikel cairan bergerak pada lintasan-

lintasan yang tidak teratur atau pada

lintasan sembarang (Anggrahini, 2005:6).

Aliran turbulen merupakan salah satu

faktor yang mempengaruhi karakter dan

intensitas dari proses sungai seperti erosi,

sedimentasi, perlawanan arus, berhentinya

bentuk sungai pada saluran alami.

Intensitas turbulen dapat dihitung

berdasarkan nilai kecepatan sesaat dan

Page 3: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

kecepatan rerata, maka intensitas turbulen

tangensial, radial dan vertikal dapat

dihitung dengan persamaan:

√𝑣′𝜃2̅̅ ̅̅ ̅

= √(𝑣𝜃 − 𝑣𝜃̅̅ ̅)(𝑣𝜃 − 𝑣𝜃̅̅ ̅̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ )

√𝑣′𝑟2̅̅ ̅̅ ̅

= √(𝑣𝑟 − 𝑣�̅�)(𝑣𝜃 − 𝑣�̅�̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅)

√𝑣′𝑧2̅̅ ̅̅ ̅

= √(𝑣𝑧 − 𝑣�̅�)(𝑣𝑧 − 𝑣�̅�̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ )

Dengan:

√𝑣′𝜃2̅̅ ̅̅ ̅ : intensitas turbulen tangensial (m/s)

√𝑣′𝑟2̅̅ ̅̅ ̅ : intensitas turbulen radial (m/s)

√𝑣′𝑧2̅̅ ̅̅ ̅ : intensitas turbulen vertikal (m/s)

𝑣𝑖 : kecepatan sesaat (m/s)

Energi Kinetik Turbulen Dalam dinamika fluida, energi kinetik

turbulen adalah energi kinetik rata-rata per

satuan massa. Secara umum, energi

kinetik turbulen merupakan rata-rata dari

tegangan normal arah tangensial, radial

dan vertikal. Secara fisik, energi kinetik

turbulen diperoleh dengan menghitung

root-mean-square (RMS) dari fluktuasi

kecepatan (Blanckaert, 2001)

𝑘 = 1

2(𝑣′

𝜃2̅̅ ̅̅ ̅̅ + 𝑣′

𝑟2̅̅ ̅̅ ̅̅ + 𝑣′

𝑧2̅̅ ̅̅ ̅̅ )

Dimana:

𝑣′𝜃 : fluktuasi kecepatan tangensial (m/s)

𝑣′𝑟 : fluktuasi kecepatan radial (m/s)

𝑣′𝑧 : fluktuasi kecepatan vertikal (m/s)

𝑘 : energi kinetik turbulen

3. METODE PENELITIAN

Alat dan Instrumentasi Penelitian

Lokasi penelitian dilakukan di

Laboratorium Hidrolika Terapan Jurusan

Teknik Pengairan Fakultas Teknik

Universitas Brawijaya Malang. Penelitian

dilakukan pada saluran dengan

penampang persegi berupa dasar fix bed

yang memiliki sudut belokan θ = 120o

dengan Q = 20 lt/dt dan kemiringan S =

0,00019 dan B = 0,5 m. Saluran terdiri dari

7 cross section pengambilan data yaitu

C.Hu1, C.Hu2, C0, C60, C120, C.Hi1, dan

C.Hi2. Saluran terdiri dari bagian-bagian

sebagai berikut:

Gambar 2. Layout penelitian

Gambar 3. Belokan 120° layout penelitian

Saluran menikung bagian hulu (first

curved channel) dengan θ = 65o dan

radius tengah belokan, rc = 0,86 m

Saluran lurus (straight channel)

sepanjang 3 m

Saluran menikung utama (second

curved channel) dengan θ = 120o dan rc

= 1 m

Saluran hilir (downstream channel)

sepanjang 2 m

Page 4: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

Instrumen Penelitian:

Alat ukur debit (Rechbox)

Pintu pengatur muka air (tail gate)

Pompa

Alat pengukur tinggi muka air (point

gauge)

Alat Pengukur Kecepatan Aliran (ADV

tipe 10-MHz ADV Probe). Pada alat

ADV terdapat transmitter yang

memancarkan gelombang bunyi

dengan frekuensi tertentu mengenai

sampling volume yang kemudian

dipantulkan kembali dan ditangkap

oleh receiver. Sampling volume meru-

pakan volume di titik ketika alat

mengukur kecepatan. Alat ini meng-

ukur kecepatan aliran suatu volume air

(sampling volume) berukuran kurang

lebih 0,3 cm3 berada 5 cm dari ujung

transmitter. Kecepatan aliran tiga di-

mensi (X,Y,Z) yang diukur oleh ADV

tergantung oleh: Velocity Range,

Signal to Noise Ratio (SNR), dan

koefisien korelasi.

Gambar 4. 10-MHz ADV Probe

Sumber: ADVField/Hydra Operation

Manual (2001:4)

Gambar 5. Titik Pengukuran pada satu

Cross Section

4. HASIL PENELITIAN DAN

PEMBAHASAN

Pengukuran Pendahuluan

Pengukuran kecepatan menggunakan

ADV dilakukan pada debit konstan 20

lt/dt dimana pemilihan debit ini memper-

timbangkan keadaan aliran dan kualitas

data. Penelitian ini menggunakan

Sampling Rate 25 Hz dan Velocity Range

100 cm/dt dengan SNR>15 dan koefisien

korelasi > 70%. Pengukuran pendahuluan

ini juga dilakukan untuk menentukan

banyaknya data atau durasi waktu pe-

ngambilan data di setiap titiknya ber-

dasarkan nilai kecepatan rerata yang

relatif stabil. Pengambilan data dilakukan

pada section 0o pada z = 4,4 cm dengan

total pengambilan data sebanyak 15000

data atau pengukuran selama 10 menit.

Hasil pengukuran pendahuluan dapat

dilihat pada gambar berikut ini:

Gambar 6. Fluktuasi kecepatan longitudi-

nal rerata

Dari hasil penelitian pendahuluan

(initial measurement) dapat dilihat pada

pengambilan sebanyak 5000 data atau

selama 3,33 menit nilai fluktuasi

kecepatan sudah relatif stabil. Selain itu,

didapatkan juga parameter hidraulik aliran

untuk penelitian di belokan saluran

dengan sudut 120o sebagai berikut:

Page 5: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

Tabel 2. Parameter hidrolik rerata pada

hulu

Dari data tersebut diperoleh jenis aliran

adalah turbulen-subkritis dengan Chezy =

53,79 m1/2/dt dan merupakan jenis

hidrolik transisi dengan nilai ks = 1,24

mm dan n = 0,0127.

Distribusi Intensitas Turbulen

Gambar 7. Distribusi intensitas turbulen

section C0

Section 0° masih dipengaruhi oleh

belokan sebelum saluran lurus yaitu

adanya aliran sekunder pada belokan

sebelumnya pada daerah hulu sebesar 65o

dan rc = 86 cm dengan rc/B = 1,72 yang

juga merupakan belokan tajam. Oleh

karena itu section 0° bukanlah murni

section hasil aliran saluran lurus.

Nilai intensitas turbulen tangensial

maksimum didominasi pada R100 yaitu

sebesar 4,482 cm/s dan nilai minimum

terjadi pada R120 yaitu sebesar 3,555

cm/s. Nilai intensitas turbulen radial

maksimum didominasi pada R100 yaitu

sebesar 3,325 cm/s dan nilai minimum

terjadi pada R80 yaitu sebesar 2,304 cm/s.

Nilai intensitas turbulen vertikal

maksimum didominasi pada R100 yaitu

sebesar 3,036 cm/s dan nilai minimum

terjadi pada R120 yaitu sebesar 2,205

cm/s.

Gambar 8. Distribusi intensitas turbulen

section C60

Pada sudut 60° (C60) merupakan

section dimana terjadi belokan maksimum

dan merupakan titik-titik depresi

maksimum pada belokan 120°. Dari

section C60 kita dapat melihat bagaimana

Page 6: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

keadaan aliran khususnya intensitas

turbulen yang terjadi akibat dari belokan

maksimum sebelum dilanjutkan ke section

120° kemudian kembali ke saluran lurus.

Meskipun teori nilai kecepatan bagian

dalam saluran adalah nilai maksimum

namun tidak sama halnya dengan nilai

intensitas turbulen. Pada section 60°

menunjukkan bahwa nilai intensitas pada

sisi tengah (R100) merupakan titik

maksimum terjadinya intensitas turbulen

tangensial, radial, dan vertikal. Nilai

intensitas turbulen tangensial maksimum

didominasi pada R100 yaitu sebesar 4,510

cm/s dan nilai minimum terjadi pada R120

yaitu sebesar 3,476 cm/s. Nilai intensitas

turbulen radial maksimum didominasi

pada R100 yaitu sebesar 4,859 cm/s dan

nilai minimum terjadi pada R120 yaitu

sebesar 3,632 cm/s. Nilai intensitas

turbulen vertikal maksimum didominasi

pada R100 yaitu sebesar 3,605 cm/s dan

nilai minimum terjadi pada R80 yaitu

sebesar 2,649 cm/s.

Gambar 9. Distribusi intensitas turbulen

section C120

Sudut 120° (C120) merupakan

section ujung dari belokan 120°. Dari

C120 kita dapat mengamati perbedaan

khususnya intensitas turbulen dimana

C120 merupakan ujung dari titik depresi

belokan. Dari C120 kita juga dapat

mengamati fase perubahan aliran akibat

berubahnya bentuk saluran dari saluran

menikung menuju saluran lurus.

Nilai intensitas turbulen tangensial

maksimum didominasi pada R80 yaitu

sebesar 3,884 cm/s dan nilai minimum

terjadi pada R120 yaitu sebesar 2,888

cm/s. Nilai intensitas turbulen radial

maksimum didominasi pada R100 yaitu

sebesar 4,285 cm/s dan nilai minimum

terjadi pada R80 yaitu sebesar 2,858 cm/s.

Nilai intensitas turbulen vertikal

maksimum didominasi pada R80 yaitu

sebesar 3,811 cm/s dan nilai minimum

terjadi pada R120 yaitu sebesar 2,721

cm/s.

Perbandingan Distribusi Intensitas

Turbulen Sisi Luar dan sisi Dalam

Gambar 10. Perbandingan distribusi

intensitas turbulen sisi luar

dan sisi dalam section C0

Page 7: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

Nilai intensitas turbulen tangensial

pada sisi dalam (R80) cenderung lebih

besar berkisar antara 3,257 cm/s hingga

4,324 cm/s. ini terjadi karena sesuai pada

karakteristik aliran pada saluran menikung

akan dipercepat pada bagian dalam

belokan sehingga nilai turbulen bagian

dalam juga tinggi.

Intensitas turbulen radial pada sisi

luar (R120) cenderung lebih besar dengan

nilai berkisar antara 2,138 cm/s hingga

2,410 cm/s.

Dari grafik dapat disimpulkan

bahwa nilai intensitas turbulen sisi dalam

(R80) mengalami peningkatan ketika nilai

z/h semakin rendah. Sebaliknya nilai

intensitas turbulen sisi luar (R120)

mengalami penurunan ketika nilai z/h

semakin rendah. Nilai intensitas turbulen

vertical R80 berkisar antara 1,052 cm/s

hingga 2,205 cm/s dan R120 berkisar

antara 0,991 cm/s hingga 2,484 cm/s.

Gambar 11. Perbandingan distribusi

intensitas turbulen sisi luar

dan sisi dalam section C60

Nilai intensitas turbulen tangensial

pada sisi dalam (R80) cenderung lebih

besar. Semakin rendah nilai z/h semakin

mengalami kecenderungan meningkat

pula intensitas turbulennya. Sisi dalam

belokan merupakan lintasan kecepatan

maju maksimum dan titik depresi belokan

sesuai dengan Ven Te Chow, 1997: 440.

Nilai C60 tangensial sisi dalam (R80)

berkisar antara 3,188 cm/s hingga 4,337

cm/s dan sisi luar (R120) berkisar antara

2,781 cm/s hingga 3,476 cm/s.

Hampir semua nilai intensitas

turbulen radial pada sisi luar (R120) lebih

besar dari nilai intensitas turbulen sisi

dalam (R80). Dengan nilai C60 R80

berkisar antara 1,921 hingga 4,241 cm/s

dan C60 R120 berkisar antara 2,478 cm/s

hingga 3,632 cm/s.

Semua nilai intensitas turbulen

radial pada sisi luar (R120) lebih besar

dari nilai intensitas turbulen sisi dalam

(R80). Nilai intensitas turbulen vertikal

R80 berkisar antara 1,127 cm/s hingga

2,649 cm/s dan R120 antara 0,169 cm/s

hingga 3,202 cm/s.

Page 8: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

Gambar 11. Perbandingan distribusi

intensitas turbulen sisi luar

dan sisi dalam section C120

Semua nilai intensitas turbulen sisi

dalam (R80) lebih besar dari sisi luar.

Nilai intensitas turbulen tangensial cukup

konstan dengan R80 berkisar antara 3,270

cm/s hingga 3,884 cm/s dan R120 berkisar

antara 2,344 cm/s hingga 2,888 cm/s.

Nilai intensitas turbulen radial R80

berkisar antara 2,349 cm/s hingga 2,858

cm/s dan R120 berkisar antara 2,527 cm/s

hingga 3,244 cm/s.

Nilai intensitas turbulen vertical R80

berkisar antara 1,112 cm/s hingga 3,811

cm/s dan R120 berkisar antara 0,668 cm/s

hingga 2,721 cm/s.

Energi Kinetik Turbulen

Tabel 3. Rekapitulasi nilai energi kinetik

turbulen maksimum pada saluran

No Section k (cm/s) R

1 C.Hu1 11,60218 R80

2 C.Hu2 17,23195 R100

3 C0 18,02440 R100

4 C60 25,76056 R100

5 C120 20,44562 R100

6 C.Hi1 18,31084 R100

7 C.Hi2 17,05608 R100

Pada tabel 3. menampilkan nilai

intensitas turbulen maksimum pada tiap

tampang.nilai tiap tampang cukup

fluktuatif berkisar antara 11,60218 cm/s

hingga 25,7606 cm/s. Nilai energi kinetik

maksimum berada pada C60 yang

merupakan titik depresi belokan 120°.

Berdasarkan tabel diatas disampaikan

bahwa pada bagian tampang C.Hu1

hingga C60 nilai energi kinetik

maksimum terus mengalami peningkatan.

Sedangkan dari tampang C60 hingga

tampang C.Hi2 nilai energi kinetik

maksimum mengalami penurunan.

Gambar 12. Grafik nilai energi kinetik

turbulen maksimum pada saluran

Gambar 13. Lintasan energi kinetik

maksimum pada saluran

menikung ditinjau dari radius

Dari gambar 13. dapat

disampaikan nilai intensitas turbulen

maksimum berada pada radius 100 (R100)

kecuali pada section C.Hu1 yang berada

pada radius 80 (R80).

Page 9: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

Tabel 4. Rekapitulasi nilai energi kinetik

turbulen maksimum pada saluran

berdasarkan kedalaman relatif

No Section z/h

1 C.Hu1 0,57

2 C.Hu2 0,32

3 C0 0,43

4 C60 0,32

5 C120 0,74

6 C.Hi1 0,02

7 C.Hi2 0,02

Gambar 14. Grafik energi kinetik

maksimum pada saluran

menikung ditinjau dari

kedalaman relatif z/h

5. KESIMPULAN

1. Pada cross C0 nilai intensitas turbulen

tangensial (√𝑣′𝜃

2̅̅ ̅̅ ̅̅ ) > nilai intensitas

turbulen radial (√𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅) > nilai intensitas

turbulen vertikal (√𝑣′𝑣

2̅̅ ̅̅ ̅̅ ). Namun ketika

melewati cross C60 nilai √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅

mengalami peningkatan sebesar

45,29% dan cross C120 nilai √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅

mengalami peningkatan sebesar

45,03%. Sehingga disimpulkan pada

cross C60 dan C120 nilai √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅ > √𝑣′𝜃

2̅̅ ̅̅ ̅̅

> √𝑣′𝑣

2̅̅ ̅̅ ̅̅ . ini terjadi karena adanya gaya

sentrifugal kearah luar yang dominan

pada saluran sehingga nilai kecepatan

maupun nilai intensitas turbulen

khususnya √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅ lebih besar. Sedangkan

√𝑣′𝑣

2̅̅ ̅̅ ̅̅ nilainya selalu berada di bawah

intensitas turbulen tangensial maupun

radial.

2. Energi kinetik turbulen maksimum

pada belokan selalu berada pada sisi

tengah (R100) saluran. Pada cross C0

energi kinetik maksimum berada pada

z/h= 0,43 sebesar 18,02440 cm/s, cross

C60 energi kinetik maksimum berada

pada z/h= 0,32 sebesar 25,76056 cm/s,

dan cross C120 energi kinetik

maksimum berada pada z/h= 0,74

sebesar 20,44562 cm/s. Energi kinetik

turbulen maksimum dari cross C0

menuju cross C60 mengalami

peningkatan sebesar 42,92%.

Sebaliknya energi kinetik maksimum

dari cross C60 menuju cross C120

mengalami penurunan sebesar 20,63%.

3. Distribusi √𝑣′𝜃

2̅̅ ̅̅ ̅̅ sisi dalam (R80) selalu

lebih besar dari distribusi √𝑣′𝜃

2̅̅ ̅̅ ̅̅ sisi luar

(R120). Dengan nilai rerata √𝑣′𝜃

2̅̅ ̅̅ ̅̅ sisi

dalam sebesar 3,4502 cm/s dan rerata

√𝑣′𝜃

2̅̅ ̅̅ ̅̅ sisi luar sebesar 2,8356 cm/s.

Sebaliknya distribusi √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅ sisi dalam

(R80) selalu lebih kecil dari distribusi

√𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅ sisi luar (R120). Dengan nilai

rerata √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅ sisi dalam sebesar 2,3161

cm/s dan rerata √𝑣′𝑟

2̅̅ ̅̅ ̅ sisi luar sebesar

2,5594 cm/s. Distribusi √𝑣′𝑣

2̅̅ ̅̅ ̅̅

mengalami fluktuatif karena lebih

besar di sisi dalam (R80) ketika berada

pada section C.Hu1, C120, dan C.Hi1.

Sedangkan lebih besar pada sisi luar

(R120) ketika berada pada section

C.Hu2, C0, C60, dan C.Hi2. Dengan

nilai rerata √𝑣′𝑣

2̅̅ ̅̅ ̅̅ sisi dalam sebesar

1,9913 cm/s dan rerata √𝑣′𝑣

2̅̅ ̅̅ ̅̅ sisi luar

sebesar 1,9597 cm/s.

DAFTAR PUSTAKA

Anggrahini. 2005. Hidrolika Saluran

Terbuka. Surabaya: Penerbit Srikandi.

Blanckaert, K. and Graf, W.H. 2001. Mean

Flow and Turbulence in Open-Channel

Bends. Journal of Hydraulic

Engineering. 127 (10): 835-847.

Page 10: KAJIAN DISTRIBUSI INTENSITAS TURBULEN PADA SALURAN ...pengairan.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/01/Kajian-Distribusi... · terbuka lebih kompleks dari pada analisa aliran pada saluran

Chow, V. T. 1984. Hidrolika Saluran

Terbuka. Jakarta: Erlangga.

Fu, S. Haase, W. Peng, S. H. Notes on

Numerical Fluid Mechanics and

Multidisciplinary Design. Springer

Heidelberg New York Dordrecht

London.

Istiarto. 2001. Flow Around a Cylinder in

a Scoured Channel Bed. Ph.D Thesis

No. 2368. Switzerland: Ecole

Polytechnique Fédérale de Lausanne.

Raju, K. G. Rangga. 1981. Aliran Melalui

Saluran Terbuka. Jakarta: Erlangga.

Rozovskii, I. L. 1957. Flow of Water in

Bends of Open Channels. Jerussalem:

Israel Progamme of Scientific

Translation.

SonTek. 2001. ADVField/ Hydra

Operation Manual, ADVField software

Manual & ADV Principles of

Operation. San Diego. SonTek/YSI

Inc.