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
Steady Flow
Parameter aliran konstan terhadap waktu
Unsteady Flow
Parameter aliran fungsi terhadap waktu
Universitas Gadjah Mada
2
Uniform Flow
Parameter aliran konstan terhadap tempat
Non Uniform Flow
Parameter aliran fungsi terhadap tempat.
Universitas Gadjah Mada
3
1 Dimensional Flow
Kecepatan seragam pada arah vertical maupun transversal
2 Dimensional Flow
Universitas Gadjah Mada
4
3 Dimensional Flow Kecepatan terdistribusi: - arah vertical - arah transversal
Aliran Seragam
Universitas Gadjah Mada
5
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: τo= kV2
Gaya total yang menahan aliran adalah: τo 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
Aliran Seragam
Persamaan Manning :
Penampang
Unsure-unsur geometris
Universitas Gadjah Mada
7
Penampang
Unsure-unsur geometris
Persamaan Al Non – Uniform
Universitas Gadjah Mada
8
Persamaan Al Non – Uniform tinggi tekanan total di atas bidang datum pada penampang hulu 1:
didiferensialkan terhadap arah x:
kemiringan energi Sf = - dH / CIX, kemiringan dasar dasar saluran: So = 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
Persamaan Al Non – Uniform
Persamaan Umum Aliran Tdk Seragam Dengan V = OJA dan Q konstan, dA/dy = T, maka:
Dengan Sf dihitung dengan persamaan Chezy, maka:
Persamaan Al Non – Uniform
Paling sering dipakai dan berlaku untuk semua tampang saluran
Universitas Gadjah Mada
10
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 →hkr = hn
Universitas Gadjah Mada
11
Persamaan Al Non – Uniform
Kecepatan Kritik :
Persamaan Al Non – Uniform
Kecepatan Kritik :
Universitas Gadjah Mada
12
Persamaan Al Non – Uniform
Pada U>Ukr: Aliran Superkritis Pada aliran seragam dengan Un>Ukr:
Persamaan Al Non – Uniform Pada U>Ukr: Aliran Superkritis Pada aliran seragam dengan Un>Ukr:
Universitas Gadjah Mada
13
Resume Persamaan Al Non – Uniform
Persamaan untuk Saluran lebar
Universitas Gadjah Mada
14
Persamaan untuk Saluran lebar
Untuk Aliran Kritis :
Zona Aliran
Profil M ( Mild Slope) So < Skr,. dan hn > hkr:
Universitas Gadjah Mada
15
Zona Aliran
Profil C( Critical Slope) So < Skr,. dan hn > hkr:
Zona Aliran
Profil S ( Steep Slope) So < Skr,. dan hn > hkr:
Universitas Gadjah Mada
16
Profil Muka Air
Profil Muka Air
Universitas Gadjah Mada
17
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 So < So kr
Universitas Gadjah Mada
18
Profil Muka Air
Kemungkinan 2 :
dh/ds>0 : Backwater So < So kr
Profil Muka Air
Kemungkinan 1 :
dh/ds>0 : Drawdown So < So kr
Universitas Gadjah Mada
19
Profil Muka Air
Kemungkinan 2 :
dh/ds<0 : Drawdown So < So kr
Aliran Tidak Seragam
Universitas Gadjah Mada
20
Aliran Tidak Seragam
Aliran Tidak Seragam
Universitas Gadjah Mada
21
Profil Muka Air
Kemungkinan 1 :
dh/ds>0 : Backwater So > So kr
Profil Muka Air
Kemungkinan 1 :
dh/ds>0 : Backwater So > So kr
Universitas Gadjah Mada
22
Profil Muka Air
Kemungkinan 1 :
dh/ds>0 : Drawdown So > So kr
Profil Muka Air
Kemungkinan 2 :
dh/ds<0 : Drawdown So > So kr
Universitas Gadjah Mada
23
Hitungan Profil Muka Air
Metode Intregasi Grafis
Metode Tahapan Standar
Metode Intregasi Grafis
Universitas Gadjah Mada
24
Metode Intregasi Grafis
Metode Integrasi Grafis hanya digunakan untuk saluran prismatis
Metode Intregasi Grafis Langkah hitungan: -Hitung hkr dan hn -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 h1 dan h2 Contoh Aplikasi
Universitas Gadjah Mada
25
Metode Tahapan Standar Dapat digunakan baik untuk saluran prismatis dan non-prisrnatis
Universitas Gadjah Mada
26
