Download - 06 Aliran Berubah Cepat (RVF)
2011/12/28
1
J U R U S A N T E K N I K S I P I LUNIVERSITAS BRAWIJAYA
Dosen: Dr. Eng. Alwafi Pujiraharjo
TKS-4009: Hidrolika Terapan
Non-uniform Flow: Rapidly Varied Flow
1
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Rapidly Varied Flow dalam hal ini adalah hydraulic jump (loncatan hidrolik/locat air).
Loncatan hidraulik (hydraulic jump): 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, 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
2
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Meredam energi. Meninggikan muka air di bagian hilir. Meningkatkan debit dari sluice gate dengan
meningkatkan head efektif yang menyebabkan aliran.
Membuat penampang kontrol (control section). Mencampur bahan kimia dalam air. Pengudaraan (aerasi) air minum. Membuang kantong udara dalam jaringan pipa.
3
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Aliran disebut rapidly varied flow (RVF) jika ada perubahan besar kedalaman aliran dalam jarak pendek, misal:Pintu air (Sluice gates)Peluap/bendung (Weirs)Air terjun (Waterfalls)Perubahan tiba-tiba pada penampangPerubahan kemiringan dasar tiba-tiba
4
2011/12/28
2
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
5
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
6
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
7
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
8
y
y1
y2
y1
y2
2011/12/28
3
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
9
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
10
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
11
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Gaya yg bekerja adl gaya hidrostatis. Gaya Hidrostatis pada Tampang 1 & Tampang 2:
Persamaan momentum untuk gaya per satuan lebar:
12
21 1
12pF gh 2
2 212pF gh
2 1( )
/
F q V V
q Q B
dan … (1)
… (2)
2011/12/28
4
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Persamaan (2) diuraikan lagi sbb:
13
2 21 2 2 1
2 21 2
2 1
22 22 1
1 2
2
2 1 2 1 2 11 2
2
2 11 22
22 1 2
1
1 12 21 12 2
2 1 1
2
2
2
gh gh q V V
q qgh gh qh h
qh hg h h
qh h h h h hgh h
qh hgh hqh h hgh
2
22 1 2
1
2 0qh h hgh
… (3)
Persamaan (3) adalah persamaankuadrat dalam h2
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Penyelesaian Persamaan (3) diambil akarpositif:
14
2 21
2 11
2 2 21 1 1
11
21
11
1 22 4
212 4
21 12 4
h qh hgh
h h Vhgh
Vhgh
221
1
1 1 8 12 r
h Fh
… (4)
11
1r
VFgh
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Tidak ada rumus teoritis yg dpt digunakanuntuk menghitung.Digunakan pendekatan empiris berdasarkan
uji laboratorium.Rumus empiris yang umum dipakai:
15
2 15 7L h h … (5)
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Hager (1992)
16
Froude Number (Fr)
2
jLh
2011/12/28
5
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Kehilangan energi akibat loncat air:
17
2 21 2
1 2 1 2
2 2
1 2 2 21 2
2
1 21 2
22 2
1 2 2 12 21 2
2 2
2 2
1 12
2
s sV VE E h hg g
q qh hgh gh
qh hg h h
qh h h hgh h
… (6)
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
Substitusi pers.(3) ke pers.(6) diperoleh:
18
32 11 2
1 24s s s
h hE E E
h h
… (7)
TKS-4003: HIDROLIKAAliran Tak Seragam
19