Aliran Pada Saluran Terbuka. Dr. Ir. Bambang Yulistiyanto T SipiI UGM. KIasifikas Aliran

Transkripsi

1 Aliran Pada Saluran Terbuka Dr. Ir. Bambang Yulistiyanto T SipiI UGM KIasifikas Aliran Steady / Unsteady Flow Uniform / Non Uniform Flow 1,2,3 Dimensional Flow Laminer / Turbulent Flow Incompressible / Compressible Flow SubcriticaI, Critical, SupercriticaI Flow ===> Open Channel Flow Universitas Gadjah Mada 1

2 Steady Flow Parameter aliran konstan terhadap waktu Unsteady Flow Parameter aliran fungsi terhadap waktu Universitas Gadjah Mada 2

3 Uniform Flow Parameter aliran konstan terhadap tempat Non Uniform Flow Parameter aliran fungsi terhadap tempat. Universitas Gadjah Mada 3

4 1 Dimensional Flow Kecepatan seragam pada arah vertical maupun transversal 2 Dimensional Flow Universitas Gadjah Mada 4

5 3 Dimensional Flow Kecepatan terdistribusi: - arah vertical - arah transversal Aliran Seragam Universitas Gadjah Mada 5

6 Aliran Seragam Aliran air melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser pada dinding saluran. Tahanan ini akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cait tersebut. Gaya yang menahan aliran tiap satuan luas dasar saluran adalah sebanding dengan kuadrat kecepatan dalam bentuk: τ o = kv 2 Gaya total yang menahan aliran adalah: τ o PL Besar Komponen gaya berat adalah: ω AL sin α Aliran Seragam Pada Aliran Seragam, keseimbangan antara komponen gaya berat dan gaya tahanan geser adalah: Untuk sudut kemiringan saluran α sangat kecil, maka kemiringan saluran I = tg α = sin α, dan persamaan di atas menjadi: Universitas Gadjah Mada 6

7 Aliran Seragam Persamaan Manning : Penampang Unsure-unsur geometris Universitas Gadjah Mada 7

8 Penampang Unsure-unsur geometris Persamaan Al Non Uniform Universitas Gadjah Mada 8

9 Persamaan Al Non Uniform tinggi tekanan total di atas bidang datum pada penampang hulu 1: didiferensialkan terhadap arah x: kemiringan energi S f = - dh / CIX, kemiringan dasar dasar saluran: S o = sin θ = -dz / dx Persamaan Al Non Uniform Bila θ kecil, cos θ 1, d y dan dd/dx dh/dx, maka persamaan menjadi: Universitas Gadjah Mada 9

10 Persamaan Al Non Uniform Persamaan Umum Aliran Tdk Seragam Dengan V = OJA dan Q konstan, da/dy = T, maka: Dengan S f dihitung dengan persamaan Chezy, maka: Persamaan Al Non Uniform Paling sering dipakai dan berlaku untuk semua tampang saluran Universitas Gadjah Mada 10

11 Persamaan Al Non Uniform dh/dx= Penyebut = 0 garis singgung muka air tg lurus dasar Persamaan Al Non Uniform dh/dx=0/0 pembilang = 0; Penyebut = 0 h kr = h n Universitas Gadjah Mada 11

12 Persamaan Al Non Uniform Kecepatan Kritik : Persamaan Al Non Uniform Kecepatan Kritik : Universitas Gadjah Mada 12

13 Persamaan Al Non Uniform Pada U>U kr : Aliran Superkritis Pada aliran seragam dengan U n >U kr : Pada U>U kr : Aliran Superkritis Persamaan Al Non Uniform Pada aliran seragam dengan U n >U kr : Universitas Gadjah Mada 13

14 Resume Persamaan Al Non Uniform Persamaan untuk Saluran lebar Universitas Gadjah Mada 14

15 Persamaan untuk Saluran lebar Untuk Aliran Kritis : Zona Aliran Profil M ( Mild Slope) S o < S kr,. dan h n > h kr : Universitas Gadjah Mada 15

16 Zona Aliran Profil C( Critical Slope) S o < S kr,. dan h n > h kr : Zona Aliran Profil S ( Steep Slope) S o < S kr,. dan h n > h kr : Universitas Gadjah Mada 16

17 Profil Muka Air Profil Muka Air Universitas Gadjah Mada 17

18 Profil Muka Air dh/ds>0 : kedalaman ahran bertambah searah aliran : Backwater dh/ds<0 : kedalaman aliran berkurang searah aliran: Drawdown Profil Muka Air Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Backwater S o < S o kr Universitas Gadjah Mada 18

19 Profil Muka Air Kemungkinan 2 : dh/ds>0 : Backwater S o < S o kr Profil Muka Air Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Drawdown S o < S o kr Universitas Gadjah Mada 19

20 Profil Muka Air Kemungkinan 2 : dh/ds<0 : Drawdown S o < S o kr Aliran Tidak Seragam Universitas Gadjah Mada 20

21 Aliran Tidak Seragam Aliran Tidak Seragam Universitas Gadjah Mada 21

22 Profil Muka Air Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Backwater S o > S o kr Profil Muka Air Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Backwater S o > S o kr Universitas Gadjah Mada 22

23 Profil Muka Air Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Drawdown S o > S o kr Profil Muka Air Kemungkinan 2 : dh/ds<0 : Drawdown S o > S o kr Universitas Gadjah Mada 23

24 Hitungan Profil Muka Air Metode Intregasi Grafis Metode Tahapan Standar Metode Intregasi Grafis Universitas Gadjah Mada 24

25 Metode Intregasi Grafis Metode Integrasi Grafis hanya digunakan untuk saluran prismatis Langkah hitungan: Metode Intregasi Grafis -Hitung h kr dan h n -Tentukan profil aliran yang terjadi -Tentukan nterval kedalaman h dimulai dan titik kontrol: -Aliran subkritis : titik kontrol di hilir -Aliran superkritis : titik kontrol di hulu -Makin kecil h makin hasil yang diperoleh akan makin teliti -Hitung F(h) untuk tiap harga h -Hitung jarak antara h 1 dan h 2 Contoh Aplikasi Universitas Gadjah Mada 25

26 Metode Tahapan Standar Dapat digunakan baik untuk saluran prismatis dan non-prisrnatis Universitas Gadjah Mada 26