pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran

5/21/2018 Pertemuan IV. Hidrolika Dan Jenis Aliran Dalam Saluran

1/37

HIDROLIKA

DAN JENIS ALIRANDALAM SALURAN

Heri Suprapto


2/37

Dasar-Dasar AliranFluida


3/37

Konsep penting dalamaliran fluida

1. Prinsip kekekalan massa (persamaankontinuitas)

2. Prinsip Energi Kinetik (persamaan-persamaan aliran tertentu)

3. Prinsip Momentum (persamaan gaya-gaya dinamik fluida yang mengalir)


4/37

Gerakan Fluida

Pengertian Debit

Adalah banyaknya fluida yang mengalirmelalui penampang pipa atau saluran

terbuka tiap detik.

Q = V x A

V : Kecepatan aliran

A : Luas penampang pipa/saluran


5/37

Persamaan Kontinuitas

Banyaknya fluida yang mengalir tiap detikpada tiap penampang adalah sama

1 2

3

Q1 = Q2 = Q3

A1 V1 = A2 V2 = A3 V3


6/37

Persamaan Energi/Bernoulli

Pada tiap saat dan tiap posisi yang ditinjau darisuatu aliran didalam pipa tanpa gesekan yangtidak bergerak, akan mempunyai jumlah energipotensial, energi tekanan,dan energi kecepatan

yang sama besarnya.

g

V

g

p

zg

V

g

p

z 2.2.

222

2

2

11

1+

+

=

+

+

rr


7/37

Asumsi dalam persamaanBernoulli

1. Kecepatan partikel fluida disetiap penampang adalah sama

2. Tidak ada gaya-gaya luar yangbekerja pada fluida selain gayaberat

3. Tidak terjadi kehilangan energi


8/37

Penggunaan PersamaanBernoulli

Venturimeter ( untuk mengukurdebit )

Orifece meter ( untuk mengukurdebit dalam pipa )

Tabung pitot ( mengukur

kecepatan arus dalam saluranterbuka dan tertutup )


9/37

Keseimbangan Energi


10/37

Aliran tertutup danaliran terbuka


11/37

Perbedaan Aliran tertutupdan Aliran Terbuka


12/37

Prinsip Aliran Tertutup

Fluida, setelah mengalir masuk ke dalampipa akan membentuk LAPIS BATAS dantebalnya akan bertambah besar sepanjang

pipa. Pada suatu titik sepanjang garistengah pipa, lapisan akan bertemu danmembentuk daerah yang terbentuk penuhdi mana kecepatannya tidak berubah

setelah melintasi titik tersebut. Jarak dariujung masuk pipa ke titik pertemuan lapisbatas tsb dinamakan PANJANGKEMASUKAN.


13/37


14/37

Kehilangan Energi padaaliran tertutup

Kehilangan energi akibat gesekan

Kehilangan energi akibat perlambatan Pelebaran

Penyempitan

Belokan pearcabangan


15/37


16/37

ALIRAN SALURAN

TERBUKA


17/37

Prinsip Aliran Terbuka

Aliran dengan permukaan bebas

Mengalir dibawah gaya gravitasi,dibawah tekanan udara atmosfir.

Mengalir karena adanya slope dasar

saluran


18/37


19/37

Jenis-Jenis Aliran

Berdasarkan waktu pemantauan

Aliran Tunak (Steady Flow)

Aliran Taktunak (unsteady Flow)

Berdasarkan ruang pemantauan

Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran Berubah (Varied flow)


20/37


21/37

Perilaku aliran saluran terbuka

Ditentukan oleh pengaruh kekentalan dangravitasi sehubungan dengan gaya inersiaaliran

Pengaruh kekentalan: Laminar : jika kekentalan sangat besar.

Turblen : jika kekentalan relatif lemah.

perlaihan


22/37

Inflow

1 2

A

A

3

Section AA

Change in Storage

Outflow

3a

3b


23/37

Geometri Saluran

Prismatik : penampang melintangnyatidak berubah dan kemiringan dasarnyatetap

Tak-Prismatik : penampang melintangnyaberubah dan kemiringan dasar jugaberubah


24/37


25/37


26/37

Distribusi kecepatan padapenampang saluran

Dengan adanya suatu permukaan bebasdan gesekan disepanjang dinding saluran,maka kecepatan dalam saluran tidak

terbagi merata.

Kecepatan maksimum terjadi pada 0.05s/d 0.25 dari permukaan.

Makin ke tepi makin dalam


27/37


28/37

Energi Spesifik dan aliran kritis

Energi spesifik dalam suatu penampangsaluran adalah energi fluida setiap satuanberayt pada setiap penampang saluran

Aliran kritis adalah keadaan aliran dimanaenergi spesifiknya untuk suatu debittertentu adalah minimum.

Pada keadaan kritis dari suatu aliran, tingikecepatan sama dengan setengah darikedalaman hidrolik.


29/37

Aliran Seragam


30/37

Prinsip Aliran Seragam

Kedalaman aliran adalah konstan dalamwaktu dan ruang

Gaya gravitasi yang ada di imbangi oleh

gaya friksi yang ada Aliran yang benar-benar seragam jarang

ditemukan dalam kenyataan dan adabeberapa aliran yang diasumsikan sebagaialiran seragam


31/37

Pembentukan aliranseragam

Aliran air dalam saluran terbuka akanmengalami hambatan saat mengalir kehilir.

Hambatan akan dilawan oleh komponengaya berat yang bekerja dalam arahgeraknya.

Bila hambatan seimbang dengan gayaberat maka aliran yang terjadi adalahaliran seragam.


32/37

Kecepatan aliran seragam

Kecepatan rata-rata aliran seragamturbulen dalam saluran terbuka biasanyadinyatakan dengna rumus aliran seragam.

V = C Rx Sy

V : kecepatan rata-rata

R : Jari-jari hidrolik

S : Kemiringan energ

C : Faktor tahanan aliran


33/37

Rumus Chezy

1769 Insinyur Perancis Antoine Chezy

V : Kecepatan rata-rata

R : Jari-jari hidrolik

S : Kemirinan garis energi C : Faktor tahanan aliran Chezy


34/37

Penentuan Faktorhambatan Chezy

Rumus Ganguillet-Kutter Dari Swiss : 1869

Nilai C berhubungan dengan S, R dankoef.kekasaran n

Rumus Bazin Dari Perancis : 1897

C adalah funsi R bukan S

Rumus Powel 1950

C adalah rumus logaritmis


35/37

Rumus Manning

In 1889 Irish Engineer, Robert Manning presentedthe formula:

2132SR

n

49.1v =

Kecepatan rata-rata

R : Jari-jari hidrolikS : Kemirinan garis energin : koefisien kekasaran


36/37

Koefisien kekasaran Manning

Type of Channel and Descriptioning Minimum Normal Maximum

Streams

Streams on plain

Clean, straight, full stage, no rifts or deep pools 0.025 0.03 0.033

Clean, winding, some pools, shoals, weeds &

stones

0.033 0.045 0.05

Same as above, lower stages and more stones 0.045 0.05 0.06

Sluggish reaches, weedy, deep pools 0.05 0.07 0.07

Very weedy reaches, deep pools, or floodways 0.075 0.1 0.15

with heavy stand of timber and underbrush

Mountain streams, no vegetation in channel, bankssteep, trees & brush along banks submerged athigh stages

Bottom: gravels, cobbles, and few boulders 0.03 0.04 0.05

Bottom: cobbles with large boulders 0.04 0.05 0.07


37/37

pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran

Documents