Transcript kuliah hidrolika , fakultas teknik sipil universitas jayabaya

KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
1
MATA KULIAH HIDROLIKA ( 3 sks )
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
SISTEM PENILAIAN KULIAH :
-
Kehadiran
15% ...... Min 75% hadir
-
Pek. Rumah1-HECRAS/Tugas1
20%
-
Ujian Tengah Semester
20%
-
Pek. Rumah2-SoftwarePipa/Tugas2 20%
-
Ujian Akhir Semester
TOTAL
*1
**1
20%
100% .... A
Buku :
1. Fundamentals of Fluid Mechanics, BRUCE R. MUNSON,
DONALD F. YOUNG,THEODORE H. OKIISHI
*1 **1
2. Open_Channel_Flow_2nd_ed.Chaudhry.M.H.
*1
3. Peraturan Perencanaan Irigasi – Departemen Pekerjaan Umum
4. Pengaliran Dalam Pipa – Dr. Ir. Bambang Triatmodjo
**2
5. Hidrolika Saluran Terbuka – Ir. Djoko Luknanto PhD *2 **1
6. http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/hecras-download.html
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
MK HIDROLIKA
OPEN CHANNELS (Semester-1)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Open Channel vs Close Conduit
Sifat-sifat Fluida
Properti Saluran Terbuka
Tipe-tipe Aliran dalam Saluran Terbuka
Persamaan Dasar dalam Hidrolika
Distribusi Kecepatan Aliran vertikal/horisontal
Aliran Seragam & Kehilangan Tenaga/Friksi
Komputasi Hidrolika dalam Aliran Seragam
Pers. Bernoulli dalam Aliran Berubah Cepat
Aliran Kritis, Sub-kritis, Super kritis
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
MK HIDROLIKA
COLSED CONDUIT(Semester-2)
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Bilangan Froude / Fr
Aplikasi Persamaan Momentum
Aliran Berubah Lambat Laun dan Aplikasinya
Klasifikasi Profil Aliran
Solusi untuk Persamaan Aliran Berubah Lambat
Metode Numerik
Bangunan Air
Alat Ukur Aliran
Pengantar Aliran Fluida Compressible dan Persamaan yang
Digunakan
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
10 Universitas Terbaik di Indonesia
Survai tahun 2009
Universitas Indonesia
14,54%
Institut Teknologi Bandung
13,27%
Universitas Gajahmada
11,59%
Institut Pertanian Bogor
11,37%
Institut Teknologi Sepuluh Nov 9,46%
Universitas Airlangga
7,61%
Universitas Trisakti
7,55%
Universitas Padjajaran
6,51%
Universitas Atmajaya
5,37%
Universitas Diponegoro
4,41%
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
5
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Karakter Juara
Mengapa karakter juara penting di dunia kerja?
Jawabnya sederhana: dunia kerja butuh pekerja super.
Yang cirinya (hasil survai pada beberapa BOSS):
Mau bekerja keras
9,03%
Kepercayaan diri tinggi
8,75%
Mempunyai visi ke depan
8,37%
Bisa bekerja dalam tim
8,07%
Memiliki perencanaan yang matang
7,91%
Mampu berpikir analitis
7,82%
Mudah beradaptasi
7,12%
Mampu bekerja dalam tekanan
5,91%
Cakap berbahasa Inggris
5,27%
Mampu mengorganisasi pekerjaan
5,26%
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
6
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Tekun belajar bukan satu satunya cara untuk
menjadi lulusan juara. Anda perlu kegiatan tambahan.
Inilah tips dari dunia kerja;
Aktif berorganisasi
Mengasah bahasa Inggris
Tekun belajar
Mengikuti perkembangan informasi
Memiliki pergaulan luas
Mempelajari aplikasi computer
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
20,32%
18,60%
17,70%
15,98%
15,07%
12,32%
7
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
HIDROLIKA
1.1.PENDAHULUAN
Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika
mechanics) yang berhubungan dengan gerak air.
(hydro
Untuk mempelajari HIDROLIKA mahasiswa harus
memahami tentang kalkulus dan mekanika fluida lebih dulu.
Tidak harus sich ............... ???????
Dengan bekal pengetahuan kalkulus dan mekanika fluida
mahasiswa akan mampu memahami penurunan persamaanpersamaan dasar dan fenomena aliran yang pada prinsipnya
merupakan fungsi dari tempat (x,y,z) dan waktu (t).
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
8
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
HYDROSTATICS
Statika Fluida
HYDRO
MECHANICS
(Mekanika Cairan)
HYDRAULICS
Hidrolika
(terapan)
FLUID
MECHANICS
(MekanikaFluida)
4/10/2015
HYDRODYNAMICS
Dinamika/gerak fluida
AEROSTATICS
Statika Udara
AERO
MECHANICS
(Mekanika Udara)
Ir.Darmadi,MM
THEORITICAL
AERODYNAMICS
EXPERIMENTAL
AERODYNAMICS
9
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
10
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
1.BIDANG JALAN RAYA
- Desain saluran drainase Jalan
- Desain ruang bawah jembatan
3
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
11
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
2. BIDANG PENGAIRAN
3
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
12
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
2. BIDANG PENGAIRAN
3
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
13
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
3. BIDANG KONSTRUKSI /
GEDUNG BERTINGKAT
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
14
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Yang dipelajari
dalam HIDROLIKA
a. ALIRAN saluran terbuka
b. ALIRAN saluran tertutup / pipa.
s
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
15
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Ditinjau dari mekanika aliran, terdapat dua
macam aliran yaitu
-aliran saluran tertutup dan
- aliran saluran terbuka.
Kedua aliran tersebut dalam banyak hal mempunyai
kesamaan tetapi ada perbedaan yg prisipal
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
16
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Apa perbedaan Open Channel/Free flow
dengan
Close Conduit/Pipe flow ?
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Perbedaan prinsipnya adalah pada keberadaan
permukaan aliran;
- aliran saluran terbuka mempunyai
permukaan bebas, shg air bebas bentuknya
- aliran saluran tertutup mempunyai
permukaan tidak bebas karena air mengisi
seluruh penampang saluran.
- aliran saluran terbuka mempunyai
permukaan yang terhubung dengan atmosfer
- aliran saluran tertutup mempunyai permukaan
tidak terhubungan dengan atmosfer.
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
18
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
HUKUM YANG DIGUNAKAN
Persamaan yang dipakai dalam hidrolika
Persamaan Kontinuitas
Q = A 1 V 1 = A2 V 2
Persamaan Energi
E = mgh + ½ mV2
Persamaan Momentum
Persamaan Gesekan
Persamaan Bernoulli
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
19
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
PARAMETER /
karakteristik
SALURAN
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
20
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
H = kedalaman air adalah elevasi atau jarak vertikal
dari permukaan air ke dasar saluran
B = Lebar saluran adalah lebar dasar saluran
m = z1 atau z2 , kemiringan tampang saluran / lereng adalah
perbandingan antara horisontal dengan vertikal (1)
So = i = kemiringan dasar saluran adalah perbedaan
ketinggian dasar saluran huli dan hilir
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
21
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
RUMUS LUAS PENAMPANG SALURAN
ADALAH luas penampang melintang dari penampang
aliran saluran . Penampang aliran didefinisikan sebagai
bagian/porsi dari parameter penampang aliran yang
bersentuhan (kontak) dengan batas benda padat yaitu dasar
dan/atau dinding saluran. Notasi atau simbol yang
digunakan untuk luas penampang ini adalah A,
dan satuannya adalah satuan luas (cm2, m2 dll.)
A = (B + B + 2m.H )/2 . H
A = (2B + 2m.H )/2. H = 2(B + m.H )/2. H
A = (B + m.H ). H
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
22
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
RUMUS KELILING BASAH SALURAN
Keliling basah saluran adalah panjang bagian
dalam saluran dimana air bersentuhan dengan
batas-batas saluran.
Batas tersebut adalah dasar dan dinding atau
lereng /tebing saluran
Notasi atau simbol yang digunakan untuk keliling
basah ini adalah P, dan satuannya satuan panjang
P = (B +
1 + m2
+
1 + m2
P = (B + 2 1 + m2 )
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
23
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
JARI – JARI HIDROLIS
RADIUS HYDROLIC
Jari- jari hidrolis dari suatu penampang aliran
bukan merupakan karakteristik yang dapat
diukur langsung, tetapi sering sekali digunakan
didalam perhitungan.
Definisi dari jari jari hydraulik adalah luas penampang
dibagi dengan keliling basah, dan oleh karena
itu mempunyai satuan panjang; notasi atau simbul yang
digunakan adalah R, dan satuannya adalah satuan panjang
(B + m. H).H
R = A/P ==============
(B + 2 1 + m2 )
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
24
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
KEDALAMAN HIDROLIS dari suatu penampang
aliran adalah luas
A
penampang
dibagi
D ==
lebar permukaan, dan
T
oleh
karena
itu
Mempunyai satuan panjang
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
25
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Z=A D
A
=A
T
4/10/2015
FAKTOR PENAMPANG
adalah perkalian dari luas
penampang aliran A dan
akar dari kedalaman
hydraulik D. Simbol atau
notasi yang digunakan
adalah Z.
Ir.Darmadi,MM
26
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Tabel 1.1. Unsur-unsur geometris penampang saluran
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
27
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
SIFAT
FISI K
FLUIDA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
28
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Sifat-sifat Penting Fluida
•
•
•
•
•
•
•
Berat jenis
Rapat massa (mass density)
Volume spesifik (specific volume)
Gravitasi spesifik (specific gravity)
Kompresibilitas rata-rata
Elastisitas (elasticity)
Kekentalan (viscocity)
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Berat Jenis
• Berat jenis = berat per satuan volume
• Gaya yang ditimbulkan oleh percepatan gravitasi g
yang bekerja pada satu satuan volum
 =
w
v
=
 .v . g
v
=  .g
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kerapatan massa
• Kerapatan massa = massa per satuan volume
 =
• Contoh:
m
v
– Air = 1000 kgm-3
– Air raksa = 13546 kgm-3
– Udara = 1.23 kgm-3
• Kerapatan massa tidak tetap tergantung suhu,
tekanan, dan jenis fluida
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kerapatan massa air
• Kerapatan massa air murni pada tekanan 760 mm
Hg, pada beberapa suhu:
Suhu (oC)
0
4
10
100
Kerapatan massa (kg/m3)
999,87
1000
999,73
958,4
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Volume Spesifik
• Volume spesifik = volume per satuan massa
• Kebalikan dari kerapatan massa
vs =
1

KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Gravitasi spesifik
• Gravitasi spesifik = perbandingan antara kerapatan
massa fluida tertentu dengan kerapatan massa air
pada suhu 4 oC
gravitasi
spesifik
=
kerapatan
kerapatan
massa
massa
fluida
tertentu
air pada suhu
o
4 C
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kompresibilitas dan ekspansivitas
• Kompresibilitas rata-rata = perubahan volume thd
volume mula-mula per satuan perubahan tekanan
 =
 v  / v
• Ekspamsivitas
 =
p
=
 v  / v
t
1 (v)
v p
=
1 (v)
v t
• pertambahan tekanan membuat penurunan volume
sehingga persamaan diberi tanda negatif, supaya
nilai  tetap positif
• pada saat pertambahan tekanan maka suhu dapat
berubah atau tetap
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kompresibilitas
untuk suhu tetap (isotermik) maka nilai 
1  v
 =  
v  p


T
untuk suhu berubah (isentropik) maka nilai 
1  v
 =  
v  p


v
• Dalam termodinamika didefinisikan
– Cp = panas jenis pada tekanan tetap
– Cv = panas jenis pada volume tetap
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Elastisitas
• Elastisitas adalah kebalikan dari kompressibilitas
• digunakan parameter E yaitu modulus elastisitas
(bulk modulus of elasticity)
E =
( dp )
( dv ) / v
=
1
T
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kekentalan
• Kekentalan adalah sifat fluida untuk melawan
tegangan geser
• Kekentalan kinematik
v =


• v = kekentalan kinematik
 = kekentalan absolut/dinamik
 = kerapatan massa fluida
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kekentalan
• Kekentalan dinamik = tegangan geser per satuan
luas yang diperlukan untuk memindahkan selapis
fluida terhadap lapisan fluida yang lain dengan satu
satuan kecepatan sejauh satu satuan jarak
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Seperti yang diketahui, bahwa air
mengalir dari hulu ke hilir (kecuali ada
gaya yang menyebabkan aliran ke arah
sebaliknya) sampai mencapai suatu elevasi
permukaan air tertentu, misalnya:
permukaan air di danau
atau
permukaan air di laut
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
40
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Tendensi/kecenderungan ini ditunjukkan
aliran di saluran alam yaitu sungai.
oleh
Perjalanan air dapat juga melalui
bangunan-bangunan yang dibuat oleh manusia,
seperti :
saluran irigasi
Pipa , jembatan
gorong - gorong (culvert), dan
saluran buatan yang lain atau kanal (canal).
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
41
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Bentuk penampang trapesium adalah
bentuk yang biasa digunakan untuk
saluran-saluran irigasi
atau
saluran-saluran drainase
karena menyerupai bentuk saluran alam, dimana
Kemiringan tebingnya menyesuaikan dengan
sudut lereng alam dari tanah yang ada pada
saluran tersebut.
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
42
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Bentuk penampang lingkaran biasanya
digunakan pada perlintasan dengan jalan;
saluran
ini
disebut
gorong-gorong
(culvert).
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
43
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Bentuk penampang persegi empat atau
segitiga merupakan penyederhanaan dari
bentuk trapesium yang biasanya digunakan
untuk saluran-saluran drainase yang melalui
lahan-lahan yang sempit.
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
18
44
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
adalah suatu penampang saluran terbuka yang
lebar sekali dimana berlaku pendekatan sebagai
saluran terbuka berpenampang persegi empat
dengan lebar yang jauh lebih besar daripada
kedalaman aliran B >> y, dan keliling basah P
disamakan dengan lebar saluran B.
Dengan
demikian maka luas penampang A = B . y ;
P = B sehingga :
A B. y
R =  = = y
P B
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
45
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Debit aliran adalah volume air yang mengalir
melalui suatu penampang tiap satuan waktu,
Simbol/notasi yangdiguna an adalah Q.
S
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
46
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kecepatan aliran (V) dari suatu penampang aliran
tidak sama diseluruh penampang aliran, tetapi
bervariasi menurut tempatnya.
Apabila cairan bersentuhan dengan batasnya
(didasar dan dinding saluran) kecepatan
alirannya akan mengecil atau nol
Hal ini seringkali membuat kompleksnya
analisis, oleh karena itu untuk keperluan
praktis biasanya digunakan harga rata-rata
dari kecepatan di suatu penampang aliran
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
47
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Kecepatan rata-rata ini didefinisikan
sebagai debit aliran dibagi luas penampang
aliran, dan oleh karena itu satuannya
adalah panjang per satuan waktu.
V
=
Q
A
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)
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
48
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
0.85
0.2
0.6
Gambar
menunjukkan
pembagian
kecepatan
diarah vertikal
dengan
kecepatan
maksimum di
0.2 xpermukaan air
dan kecepatan
nol pada dasar.
0.8
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
49
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
SIFAT
MEKANIS
ALIRAN FLUIDA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
50
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
MACAM – MACAM ALIRAN
ASPEK WAKTU
a. Aliran steady / tetap setiap waktu
b. Aliran Un-steady/ berubah setiap waktu
ASPEK RUANG
a. Aliran seragam / Uniform flow
b. Aliran tidak beraturan / Varied Flow
- Gradually Varied Flow / berubah teratur
- Rapidly Varied Flow / berubah dengan cepat
ASPEK KECEPATAN
a. Normal
b. Kritis
c. Subkritis/meluncur
ASPEK PERGERAKAN PARTIKEL
a. Laminer
b.Turbulen
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
51
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
ASPEK WAKTU
Aliran steady / tetap setiap waktu
Aliran ini jika
ditinjau pada
suatu titik maka
tinggi aliran
akan tetap
sepanjang waktu
Mis: sal-irigasi
Aliran Un-steady/ berubah setiap waktu
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
Aliran ini jika
ditinjau pada
suatu titik maka
tinggi aliran
akan tidak tetap
sepanjang waktu
52
Mis: sungai banjir
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Aliran Tetap/permanen / uniform flow
Aliran ini jika ditinjau pada sepanjang saluran maka tinggi
aliran akan sama
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
53
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Aliran Tak beraturan/ Varied Flow /non uniform flow
Aliran ini jika ditinjau pada sepanjang saluran maka tinggi
aliran akan berubah-ubah akibat hambatan yg dilalui
Rapid changes in stage and velocity occur whenever there is a sudden
change in cross-section, a very steep bed-slope or some obstruction in
the channel or also occur when there is a change from super-critical to subcritical flow. This type of flow is termed rapidly varied flow
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
54
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Aliran disebut berubah lambat laun
apabila perubahan kecepatan terjadi secara
lambat laun dalam jarak yang panjang,
sedangkan aliran disebut berubah dengan
apabila perubahan terjadi pada jarak yang
pendek.
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
55
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Aliran disebut berubah lambat laun apabila
perubahan kecepatan terjadi secara lambat laun
dalam jarak yang panjang, sedangkan aliran
disebut berubah dengan apabila perubahan terjadi
pada jarak yang pendek.
Air balik (backwater)
(b)
Laut
(a)
Laut
a. aliran berubah lambat laun;
b. aliran berubah dengan cepat disepanjang aliran
TEP 201 - Mekanika Fluida
45
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
56
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
57
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
58
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
59
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
x1
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
60
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
61
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Aliran SUB-kritis
Aliran ini jika
ditinjau pada
suatu titik maka
tinggi aliran
(N=h-normal)
akan lebih tinggi
dar tinggi kritis
Aliran KRITIS
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
Aliran ini jika
ditinjau pada
suatu titik maka
tinggi aliran
(N=h-normal)
akan sama
dengan tinggi
kritis
62
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Aliran SUPER-kritis
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
Aliran ini jika
ditinjau pada
suatu titik maka
tinggi aliran
(N=h-normal)
akan KURANG
dari tinggi kritis
63
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Dalam aliran saluran terbuka panjang karakteristik
disamakan dengan kedalaman hydraulik D.
Dengan demikian untuk aliran saluran terbuka
angka Froude adalah:
Fr =
v
gD
Apabila angka Fr =1 (aliran kritis), maka Persamaan diatas
menjadi:
v=
4/10/2015
gD
Ir.Darmadi,MM
64
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
FR =
V
g.D
F R < 1, maka aliran adalah sub kritis, disini gaya gravi
lebih berperan dalam mengalirkan air
F R = 1 , maka aliran berupa aliran kritis
F R > 1 , maka aliran berupa lairan superkritis,
di sini energi kinetik lebih berperan
dibanding energi potensial/gravitasi
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
65
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Konsep Aliran Fluida
Aliran Laminar
Re =
1
2
3
RV 

Bilangan
REYNOLDS
Aliran Turbulen
D = diameter
pipa
 = kekentalan
 = rapat massa
dinamik
1
2
3
Re =
R = Radius hidrolis
DV 

saluran te rbuka
 = kekentalan
kinematik
V = kecepatan
aliran
=


KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Menurut hasil percobaan oleh
Reynold dalam aliran PIPA, apabila angka
Reynold kurang daripada
2000, aliran biasanya
merupakan aliran laminer.
Apabila angka Reynold lebih
besar daripada 4000, aliran
biasanya adalah turbulen.
Sedang antara 2000 dan 4000
aliran dapat laminer atau
turbulen tergantung pada
faktor-faktor lain yang
mempengaruhi.
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
67
KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
Bilangan Reynold Saluran terbuka
Untuk saluran terbuka mempunyai radius hidrolis R = A/P
sedabgkan jika dalam aliran melalui pipa dengan diameter D,
jari-jari hidrolisnya adalah
R=
1 / 4 D
D
2
=
D
4
Limit untuk tiap aliran dalam saluran terbuka
N Re =
vR

=
vR 

KULIAH HIDROLIKA , FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JAYABAYA
TEP 201 - Mekanika Fluida
4/10/2015
Ir.Darmadi,MM
81
69