ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012
ANALISIS KARAKTERISTIK ALIRAN MELALUI SALURAN TERBUKA MENYEMPIT DENGAN VARIASI SUDUT PADA MEJA ANALOGI HIDROLIK Darmulia Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Makassar ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mengetahui bentuk struktur sel kejut aliran fluida (air), (2) mengamati dan mempelajari bentuk karakteristik aliran yang dihasilkan oleh saluran terbuka menyempit dengan sudut 5 o, 10o, dan 15o untuk pengujian dengan variasi debit aliran dan variasi tinggi permukaan air pada meja analogi, (3) mengetahui dan mengamati tingkat fluktuasi ketinggian air yang terjadi di dalam dan di luar saluran terbuka menyempit pada meja analogi untuk pengujian dengan debit aliran. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2011 sampai April 2011 di Laboratorium Mekanika Fluida Jurusan Mesin Universitas Muslim Indonesia (UMI), Makassar. Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimen laboratorium untuk mendapatkan data : beda head pada manomemeter (Δh), tinggi permukaan air pada reservoir atas (htot), tinggi permukaan air pada titik masuk (hm), tinggi permukaan air pada titik tengah (ht), tinggi permukaan air pada titik luar saluran (h k), dan tinggi permukaan air di luar saluran (ha). Hasil penelitian diperoleh bahwa untuk sudut 50 pada Q1 = 4,83 x 10 -4 m3/s dimana L1 = 35 mm, L2 = 90 mm dan L3 = 160 mm. Untuk sudut 10o pada Q1 = 4,60 x 10 -4 m3/s dimana L1 = 50 mm, L2 = 120 mm dan L3 = 200 mm dan untuk sudut 15o pada Q1 = 3,99 x 10 -4 m3/s dimana L1 = 50 mm, L2 = 15 mm dan L3 = 380 mm. Untuk saluran menyempit dengan sudut 5o pada Q1 = 4,83 x 10-4 m3/s; Vk = 0,3499 m/s; Ck = 0,4750 m/s; Frk = 0,7367; Re = 13485. Untuk saluran menyempit dengan sudut 10o pada Q1 = 4,60 x 10-4 m3/s; Vk = 0,3488 m/s, Ck = 0,4646 m/s; Frk = 0,7508; Re = 13014. Untuk saluran menyempit dengan sudut 15 o pada Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s; Vk = 0,3323 m/s; Ck = 0,4429m/s; Frk = 0,7502; Re = 11552. Keywords : Kecepatan Aliran (V), Kecepatan Penjalaran Gelombang (C), Bilangan Froude (Fr), Bilangan Reynolds (Re) a. Pelat fiber glass dan pipa stainless steel b. Pipa paralon (PVC) dan pipa plastic c. Fluida yang akan digunakan adalah air
PENDAHULUAN Fenomena aliran melalui saluran terbuka telah lama diketahui dan dimanfaatkan oleh manusia. Sampai saat ini, aliran melalui saluran terbuka banyak dijumpai pada Turbin air, pertambangan dan lain-lain. Karakteristik aliran fluida yang keluar melalui saluran terbuka mempunyai bentuk dan kecepatan yang berbeda untuk setiap perubahan tekanan dan kecepatan aliran. Saluran terbuka pada sebuah meja analogi hirolik mempunyai ciri atau karakteristik ‘h’ (ketinggian/kedalaman), C (Kecepatan penjalaran gelombang air), V (kecepatan aliran air) dan Fr (Bilangan Froude). Besar tekanan pada suatu titik di dalam fluida tergantung pada fungsi kedalaman titik (h). Tekanan yang ditimbulkan oleh fluida hanya tergantung pada tinggi vertikal fluida di atas titik yang ditinjau. Analisis struktur aliran fluida cair (air) pada saluran terbuka merupakan pengamatan terhadap dampak dari ‘hydraulic jumps’ (lompatan hidrolik) yang terjadi di dalam atau di luar saluran terbuka.
2.2 Alat Penelitian dan Alat Ukur a. Meja analogi terbuat dari pelat kaca b. Saluran terbuka yang terbuat dari fiber glass c. Pompa dan saringan air d. Reservoir (bak penampungan) atas dan bawah e. Pelat pengatur tinggi air f. Cermin dan lampu neon untuk visualisasi bentuk struktur aliran g. Katup pengatur debit aliran h. Orificemeter dan manometer i. Pitotmeter atau Anemometre hot film j. Waterpass k. Stop watch l. Mikrometer m. Kamera photo atau video 2.3 Variabel penelitian terdiri atas variable bebas dan variable terikat, sebagai berikut : 1. Variable bebas (independent variable). Variabel bebas adalah variabel yang besarnya ditentukan sebelum penelitian. Besar variable bebas diubah-ubah untuk mendapatkan hubungan antara variable bebas dengan variable terikat, sehingga tujuan penelitian dapat tercapai. Dalam penelitian
METODE PENELITIAN 2.1 Media dan Bahan Penelitian Media yang dipakai dalam penelitian ini adalah air dan bahan yang digunakan terdiri atas : 964
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 ini variable bebas yang digunakan adalah T (Temperatur), h (Tinggi permukaan air), Q (Debit aliran), dan (Massa jenis air). 2. Variabel terikat (dependent variable). riabel terikat adalah variable yang besarnya tidak dapat ditentukan sebelum penelitian, tetapi besarnya tergantung dari variable bebas. Dalam penelitian ini variable terikat adalah V (Kecepatan aliran), C (Kecepatan penjalaran gelombang), Fr (Bilangan Froude), h (Beda head), dan Rh (Rasio head).
Hal ini disebabkan karena pada bagian masuk saluran permukaan air (hm) lebih tinggi dibanding bagian tengah (ht) dan bagian keluar (hk) saluran. Dimana kecepatan penjalaran gelombang merupakan fungsi dari tinggi permukaan air. Semakin tinggi permukaan air semakin besar kecepatan penjalaran gelombang. Debit Aliran (Q) Vs Kecepatan Penjalaran Gelombang (C)
0.9000 0.8000
H ASIL DAN PEMBAHASAN
C (m/s)
0.7000
3.1. Saluran menyempit dengan sudut 5o Pengaruh debit aliran (Q) terhadap variasi Kecepatan aliran (V), Kecepatan penjalaran gelombang (C), Bilangan Froude (Fr) dan Bilangan Reynolds (Re) untuk saluran menyempit sudut 50. Terlihat pada grafik 1 bahwa kecepatan pada bagian keluar saluran (V k) lebih tinggi di banding kecepatan pada bagian tengah (Vt) dan bagian masuk saluran (V m) untuk debit yang sama (Q).
Ck
Pengaruh debit aliran (Q) terhadap Bilangan Froude (Fr) untuk saluran menyempit dengan sudut 5 0 diperlihatkan pada grafik 3. Terlihat bahwa Bilangan Froude (Fr) untuk bagian keluar saluran lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian masuk saluran untuk debit yang sama. Debit Aliran (Q) Vs Bilangan Froude (Fr)
1.2000 1.0000 0.8000
(m3/s)
Vt
Ct
Grafik 2. Debit Aliran sebagai Fungsi dari Kecepatan Penjalaran Gelombang (C) di dalam Saluran Menyempit Sudut 5o
0.6000
Vk
Fr
V (m/s)
Vm
0.4000 4.837.139.49 12.40 14.92 18.27 22.79 24.25 25.11 26.25
Cm
0.9000 0.8000 0.7000 0.6000 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 4.837.139.49 12.40 14.92 18.27 22.79 24.25 25.11 26.25 Q
0.5000
Q .10-4 (m3/s)
Debit Aliran (Q) Vs Kecepatan Aliran (V)
.10-4
0.6000
Grafik 1. Debit Aliran (Q) sebagai Fungsi dari Kecepatan Aliran (v) di dalam Saluran Menyempit Sudut 5o -4
0.4000 0.2000 0.0000 4.837.139.4912.40 14.92 18.27 22.79 24.25 25.11 26.25
3
Sebagai contoh pada debit Q1 = 4,83 x 10 m /s, Vk1 = 0,35 m/s, Vt1 = 0,1479 m/s dan Vm1 = 0,1277 m/s. Hal ini disebabkan karena luas penampang pada bagian keluar saluran lebih kecil dibanding luas penampang pada bagian tengah dan bagian masuk saluran, dikarenakan geometri saluran yang makin menyempit ke arah keluar saluran. Makin luas penampang yang dilewati aliran makin kecil kecepatan pada penampang tersebut. Pengaruh debit aliran (Q) terhadap kecepatan penjalaran gelombang (C) untuk saluran menyempit dengan sudut 50 diperlihatkan pada grafik 2. Terlihat bahwa kecepatan penjalaran gelombang (C) untuk bagian masuk saluran lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian keluar saluran untuk debit yang sama. Sebagai contoh pada debit Q1 = 4,83 x 10-4 m3/s, Cm1 = 0,5147 m/s ; Ct1 = 0.4852 m/s dan Ck1 = 0,475 m/s dan untuk debit Q10 = 26,25 x 10-4 m3/s, Cm10 = 0,8287 m/s ; Ct10 = 0.7799 m/s dan Ck10 = 0,7412 m/s.
Q .10-4 (m3/s)
Frm
Frt
Frk
Grafik 3. Debit Aliran sebagai Fungsi dari Bilangan Fr di dalam Saluran Menyempit Sudut 5o
Sebagai contoh pada debit Q1 = 4,83 x 10-4 m3/s, Frk1 = 0,736 ; Frt1 = 0,304 dan Frm1 = 0,248 dan untuk debit Q10 = 26,25 x 10-4 m3/, Frk10 = 1,0540 ; Frt10 = 0,3991 dan Frm10 = 0,3232. Hal ini disebabkan karena pada bagian keluar saluran kecepatan air lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian masuk saluran. Bilangan Froude berbanding lurus dengan kecepatan aliran dan berbanding terbalik dengan kecepatan penjalaran gelombang.
965
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 untuk debit yang sama (Q). Sebagai contoh pada debit Q1 = 4,60 x 10-4 m3/s, Vk1 = 0,3488 m/s, Vt1 = 0.1726 m/s dan Vm1 = 0,1315 m/s.
55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 4.837.139.4912.40 14.92 18.27 22.79 24.25 25.11 26.25
Debit Aliran (Q) Vs Kecepatan Aliran (V)
V (m/s)
Re
Debit Aliran (Q) Vs Bilangan Reynolds (Re)
Q .10-4 (m3/s) Re
0.9000 0.8000 0.7000 0.6000 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 4.606.758.9212.05 14.88 17.89 21.91 23.66 24.58 25.11
Grafik 4. Debit Aliran Sebagai Fungsi dari Bilangan Re di dalam Saluran Menyempit Sudut 5o
Q .10-4 (m3/s)
Vm
Pengaruh debit aliran (Q) terhadap Bilangan Reynolds (Re) untuk saluran menyempit dengan sudut 50 diperlihatkan pada grafik 4. Terlihat bahwa Bilangan Reynolds (Re) makin besar seiring dengan peningkatan debit aliran. Makin besar debit, kecepatan aliran juga makin besar sehingga Bilangan Reynolds yang merupakan fungsi dari kecepatan aliran juga makin besar. Dimana Re terendah = 13485 dan Re tertinggi = 52445. Adapun hasil yang didapatkan dari penelitian tersebut berupa ukuran sel kejut yang memiliki panjang sel kejut (L1) = 50 mm, (L2) = 120 mm dan (L3) = 200 mm untuk Q1 = 4,83 x 10-4 m3/s.
Vt
Vk
Grafik 5. Debit Aliran (Q) sebagai Fungsi dari Kecepatan Aliran (V) di dalam Saluran Menyempit Sudut 10o
Hal ini disebabkan karena luas penampang pada bagian keluar saluran lebih kecil dibanding luas penampang pada bagian tengah dan bagian masuk saluran, dikarenakan geometri saluran yang makin menyempit ke arah keluar saluran. Makin kecil penampang yang dilewati aliran makin kecil kecepatan pada penampang tersebut. Pengaruh debit aliran (Q) terhadap kecepatan penjalaran gelombang (C) untuk saluran menyempit dengan sudut 100 diperlihatkan pada grafik 6. Terlihat bahwa kecepatan penjalaran gelombang (C) untuk bagian masuk saluran lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian keluar saluran untuk debit yang sama. Sebagai contoh pada debit Q1 = 4,60 x 10-4 m3/s , Cm1 = 0,4952 m/s ; Ct1 = 0.4750 m/s dan Ck1 = 0,4646 m/s dan untuk debit Q10 = 25,11 x 10-4 m3/s, Cm10 = 0,7861 m/s ; Ct10 = 0.7543 m/s dan Ck10 = 0,7142 m/s. Hal ini disebabkan karena pada bagian masuk saluran (hm) permukaan air lebih tinggi dibanding bagian tengah (ht) dan bagian keluar saluran (hk). Kecepatan penjalaran gelombang merupakan fungsi dari tinggi permukaan air. Semakin tinggi permukaan air semakin besar kecepatan penjalaran gelombang.
L L L23 1
Gambar 11. Saluran Menyempit Sudut 5 o dengan (Q) = 4,83 x 10-4 m3/s Dengan debit aliran Q1 = 4,83 x 10-4 m3/s diperoleh Bilangan Froude untuk setiap daerah pengukuran adalah Frm1 = 0,248 ; Frt1 = 0,304 dan Frk1 = 0,736 dimana Bilangan Reynolds adalah Re = 13485 yang berarti alirannya turbulen. Dari hasil Bilangan Froude yg diperoleh adalah merupakan aliran subkritis (Fr < 1,0).
Debit Aliran (Q) Vs Kecepatan Penjalaran Gelombang (C)
0.9000 0.8000
C (m/s)
0.7000
2. Saluran menyempit dengan sudut 10o Pengaruh debit aliran (Q) terhadap variasi kecepatan aliran (V), kecepatan penjalaran gelombang (C), Bilangan Froude (Fr) dan Bilangan Reynolds (Re) untuk saluran menyempit sudut 100. Terlihat pada grafik 5 bahwa kecepatan pada bagian keluar saluran (Vk) lebih tinggi di banding kecepatan pada bagian tengah (Vt) dan bagian masuk saluran (Vm)
0.6000 0.5000 0.4000 4.606.758.9212.05 14.88 17.89 21.91 23.66 24.58 25.11 Q .10-4 (m3/s)
Cm
Ct
Ck
Grafik 6. Debit Aliran (Q) Sebagai Fungsi dari Kecepatan Penjalaran Gelombang (C) di dalam Saluran Menyempit Sudut 10o
966
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 mm dan (L3) = 380 mm untuk debit Q 1 = 4,60 x 10-4 m3/s.
Pengaruh debit aliran (Q) terhadap Bilangan Froude (Fr) untuk saluran menyempit dengan sudut 10 0 diperlihatkan pada grafik 7. Terlihat bahwa Bilangan Froude (Fr) untuk bagian keluar saluran lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian masuk saluran untuk debit yang sama.
L L 3 L1 2
Fr
Debit Aliran (Q) Vs Bilangan Froude (Fr)
1.2000 1.0000 0.8000 0.6000 0.4000 0.2000 0.0000 4.606.758.9212.05 14.88 17.89 21.91 23.66 24.58 25.11 Frm
Q .10-4 (m3/s) Frt
Gambar 12. Saluran Menyempit Sudut 10o dengan (Q) = 4,60 x 10-4 m3/s
Dengan debit aliran Q1 = 4,60 x 10-4 m3/s diperoleh Bilangan Froude untuk setiap daerah pengukuran adalah Frm1 = 0,2656 ; Frt1 = 0,3633 ; dan Frk1 = 0,7508 dan Bilangan Reynolds adalah Re = 13014 yang berarti alirannya turbulen. Dari hasil Bilangan Froude yg diperoleh adalah merupakan aliran subkritis (Fr < 1,0).
Frk
Grafik 7. Debit Aliran Sebagai Fungsi dari Bilangan Fr di dalam Saluran Menyempit Sudut 10o
Sebagai contoh pada debit Q1 = 4,60 x 10-4 m3/s, Frk1 = 0,7508 ; Frt1 = 0,3633 dan Frm1 = 0,2656 dan untuk Q10 = 25,11 x 10-4 m3/, Frk10 = 1,1270 ; Frt10 = 0,4948 dan Frm10 = 0,3622. Hal ini disebabkan karena pada bagian keluar saluran kecepatan air lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian masuk saluran. Bilangan Froude berbanding lurus dengan kecepatan aliran dan berbanding terbalik dengan kecepatan penjalaran gelombang. Pengaruh debit aliran (Q) terhadap Bilangan Reynolds (Re) untuk saluran menyempit dengan sudut 100 diperlihatkan pada grafik 8. Terlihat bahwa Bilangan Reynolds (Re) makin besar seiring dengan peningkatan debit aliran. Makin besar debit, kecepatan aliran juga makin besar sehingga Bilangan Reynolds yang merupakan fungsi dari kecepatan aliran juga makin besar. Dimana Re terendah = 13014 dan Re tertinggi = 51970.
3. Saluran menyempit dengan sudut 15o Pengaruh debit aliran (Q) terhadap variasi kecepatan aliran (V), kecepatan penjalaran gelombang (C), Bilangan Froude (Fr) dan Bilangan Reynolds (Re) untuk saluran menyempit sudut 150. Terlihat pada grafik 9 kecepatan pada bagian keluar saluran (Vk) lebih tinggi di banding kecepatan pada bagian tengah (Vt) dan bagian masuk saluran (V m) untuk debit yang sama (Q). Sebagai contoh pada debit Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s, Vk1 = 0,3323 m/s ; Vt1 = 0.2087 m/s dan Vm1 = 0,4646 m/s dan untuk debit Q10 = 23,70 x 10-4 m3/s, Vk10 = 0,8062 m/s ; Vt10 = 0,4651 m/s dan Vm10 = 0,2775 m/s. Debit Aliran (Q) Vs Kecepatan Aliran (V)
1.0000 0.8000 0.6000
V (m/s)
Re
Debit Aliran (Q) Vs Bilangan Reynolds (Re)
55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 4.606.758.9212.05 14.88 17.89 21.91 23.66 24.58 25.11
0.4000 0.2000 0.0000 3.996.098.4311.65 14.38 17.53 20.87 23.02 23.59 23.70 Q .10-4 (m3/s) Vm
Q .10-4 (m3/s) Re
Vt
Vk
Grafik 9. Debit Aliran (Q) Sebagai Fungsi dari Kecepatan Aliran (V) di dalam Saluran Menyempit Sudut 15o
Grafik 8. Debit Aliran Sebagai Fungsi dari Bilangan Re di dalam Saluran Menyempit Sudut 10o
Hal ini disebabkan karena luas penampang pada bagian keluar saluran lebih kecil dibanding luas penampang pada bagian tengah dan bagian masuk saluran, dikarenakan geometri saluran yang makin menyempit ke arah keluar saluran. Makin luas
Adapun hasil yang didapatkan dari penelitian tersebut berupa ukuran sel kejut yang hanya memiliki satu sel kejut yang panjang (L1) = 50 mm, (L2) = 150 967
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 penampang yang dilewati aliran makin kecil kecepatan pada penampang tersebut. Pengaruh debit aliran (Q) terhadap kecepatan penjalaran gelombang (C) untuk saluran menyempit dengan sudut 150 diperlihatkan pada grafik 10. Terlihat bahwa kecepatan penjalaran gelombang (C) untuk bagian masuk saluran lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian keluar saluran untuk debit yang sama. Sebagai contoh pada debit Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s, Cm1 = 0,4646 m/s ; Ct1 = 0,4539 m/s dan Ck1 = 0,4429 m/s dan untuk Q10 = 23,70 x 10-4 m3/s, Cm10 = 0,7736 m/s, Ct10 = 0,7412 m/s dan Ck10 = 0,6933 m/s. Hal ini disebabkan karena pada bagian masuk saluran permukaan air lebih tinggi dibanding bagian tengah dan bagian keluar saluran. Kecepatan penjalaran gelombang merupakan fungsi dari tinggi permukaan air. Semakin tinggi permukaan air semakin besar kecepatan penjalaran gelombang
Hal ini disebabkan karena pada bagian keluar saluran kecepatan air lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian masuk saluran. Bilangan Froude berbanding lurus dengan kecepatan aliran dan berbanding terbalik dengan kecepatan penjalaran gelombang. Pengaruh debit aliran (Q) terhadap Bilangan Reynolds (Re) untuk saluran menyempit dengan sudut 150 diperlihatkan pada grafik 12. Terlihat bahwa Bilangan Reynolds (Re) makin besar seiring dengan peningkatan debit aliran. Makin besar debit, kecepatan aliran juga makin besar sehingga Bilangan Reynolds yang merupakan fungsi dari kecepatan aliran juga makin besar. Dimana Re terendah = 11552 dan Re tertinggi = 50399. Debit Aliran (Q) Vs Bilangan Reynolds (Re)
C (m/s)
Debit Aliran (Q) Vs Kecepatan Penjalaran Gelombang (C)
Re
0.8000 0.7500 0.7000 0.6500 0.6000 0.5500 0.5000 0.4500 0.4000 3.996.098.43 11.65 14.38 17.53 20.87 23.02 23.59 23.70
Q .10-4 (m3/s) Re
Grafik 12. Debit Aliran Sebagai Fungsi dari Bilangan Re di dalam Saluran Menyempit Sudut 15o
Q .10-4 (m3/s) Cm
Ct
55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 3.996.098.4311.65 14.38 17.53 20.87 23.02 23.59 23.70
Ck
Adapun hasil yang didapatkan dari penelitian tersebut berupa ukuran sel kejut yang hanya memiliki sel kejut yang panjang (L1) = 35 mm, (L2) = 90 mm dan (L3) = 160 mm untuk Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s.
Grafik 10. Debit Aliran (Q) Sebagai Fungsi dari Kecepatan Penjalaran Gelombang (C) di dalam Saluran Menyempit Sudut 15o
.Pengaruh debit aliran (Q) terhadap Bilangan Froude (Fr) untuk saluran menyempit dengan sudut 15 0 diperlihatkan pada grafik 11. Terlihat bahwa Bilangan Froude (Fr) untuk bagian keluar saluran lebih besar dibanding bagian tengah dan bagian masuk saluran untuk debit yang sama. Sebagai contoh pada debit Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s, Frk1 = 0,7502 ; Frt1 = 0,4597 dan Frm1 = 0,2787 dan untuk debit Q10 = 23,70 x 10-4 m3/s ; Frk10 = 1,1628 ; Frt10 = 0,6275 dan Frm10 = 0,3588.
L L 3 L 2 1
Fr
Debit Aliran (Q) Vs Bilangan Froude (Fr)
1.4000 1.2000 1.0000 0.8000 0.6000 0.4000 0.2000 0.0000 3.996.098.4311.65 14.38 17.53 20.87 23.02 23.59 23.70
Gambar 13. Saluran Menyempit Sudut 15o dengan (Q) = 3,99 x 10-4 m3/s
Dengan debit aliran Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s diperoleh Bilangan Froude untuk setiap daerah pengukuran adalah Frm1 = 0,2787 ; Frt1 = 0,4597 dan Frk1 = 0,7502 dan Bilangan Reynolds adalah Re = 11552 yang berarti alirannya turbulen. Dari hasil Bilangan Froude yg diperoleh adalah merupakan aliran subkritis (Fr < 1,0).
Q .10-4 (m3/s) Frm
Frt
Frk
Grafik 11. Debit Aliran Sebagai Fungsi dari Bilangan Fr di dalam Saluran Menyempit Sudut 15o
968
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 Aeronautics Conference DGLR (Germany)-Bericht 95-01, 1. 513-518.
PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Bentuk stuktur sel kejut aliran fluida air untuk saluran terbuka menyempit untuk semua variasi debit aliran (Q) memperlihatkan bahwa seiring dengan makin besar debit aliran (Q) dan berbagai bentuk geometri struktur sel kejutnya lebih panjang (L). Untuk saluran menyempit sudut 5o, 10o, dan 15o masing-masing terjadinya tiga ukuran sel kejut. Untuk sudut 50 dengan debit Q1 = 4,83 x 10 -4 m3/s dimana L1 = 35 mm, L2 = 90 mm dan L3 = 160 mm. Untuk sudut 10o dengan debit Q1 = 4,60 x 10 -4 m3/s dimana L1 = 50 mm, L2 = 120 mm dan L3 = 200 mm dan untuk sudut 15o dengan debit Q1 = 3,99 x 10 -4 m3/s dimana L1 = 50 mm, L2 = 15 mm dan L3 = 380 mm. 2. Bentuk karakteristik aliran yang dihasilkan oleh bentuk saluran terbuka menyempit untuk pengujian dengan variasi debit aliran (Q) yang melalui saluran menyempit memperlihatkan kecepatan aliran (V), kecepatan penjalaran gelombang (C), Bilangan Froude (Fr) dan juga Bilangan Reynolds (Re) juga makin besar seiring dengan makin besarnya debit aliran (Q). Untuk saluran menyempit dengan sudut 5o Q1 = 4,83 x 10-4 m3/s, Frk = 0,7367. Untuk saluran menyempit dengan sudut 10o pada Q1 = 4,60 x 10-4 m3/s, Frk = 0,7508. Untuk saluran menyempit dengan sudut 15o pad Q1 = 3,99 x 10-4 m3/s, Frk = 0,7502. 3. Tingkat fluktuasi ketinggian air yang terjadi di dalam atau di bagian luar saluran terbuka menyempit pada meja analogi untuk pengujian dengan variasi debit aliran (Q) dan tinggi permukaan air pada meja analogi yang konstan (ha), dimana makin besar debit aliran (Q), tingkat fluktuasi tinggi air diatas meja analogi juga berbeda-beda yang merupakan peristiwa dari lompatan hidrolik. Makin besar debit aliran (Q) makin panjang jarak terjadinya pembentukan gelombang (lompatan hidrolik). Untuk saluran menyempit sudut 5o dengan debit Q2 = 7,31 x 10-4 m3/s maka X/W = 2,50 ; h3 = 0,005 m, untuk X/W = 5 ; h6 = 0,018 m dan untuk X/W = 8,33 ; h10 = 0,010 m. Untuk saluran menyempit sudut 10o dengan debit Q2 = 6,75 x 10-4 m3/s maka X/W = 2,50 ; h3 = 0,005 m, untuk X/W = 5 ; h6 = 0,020 m dan untuk X/W = 8,33 ; h10 = 0,012 m. Untuk saluran menyempit sudut 15o dengan debit Q2 = 6,09 x 10-4 m3/s maka X/W = 3,33 ; h3 = 0,015 m, dan untuk X/W = 8,33 ; h6 = 0,015 m.
Carbonaro. M, and Van der Haegen. V. 2002. Hydraulic Analogy of Supersonic Flow. EUROAVIA symposium. Von Karman Institute. Junaidi W, dkk. 2008. Analisa Perubahan Dimensi Nosel Konvergen Terhadap Bentuk Struktur Aliran Fluida Pada Meja Analogi Hidrolik, UMI, Makassar. M. Olson Reuben dan J. Wright Steven. 1993. DasarDasar Mekanika Fluida untuk Teknik, Ed. Kelima. PT.Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Makhsud, A. 1996. Experimental Study of the Acoustic Radiation and Instability of Underexpanded Supersonic Jets (Simulation with Hydraulic Analogy). Disertasi Doktor. Universite d’Aix Marseille II. Perancis. Makhsud, A., 2000, Studi Aliran Fluida Melalui Nosel dengan Bantuan Analogi Hidrolik. Majalah Ilmiah Al-Jibra, Fak. Teknik UMI Makassar. Vol.1, No.1. Preiswerk, A. 1938. Aplication of the Methode of Gas Dynamics to Water Flows with a Free Surface. Mitteilungen der Institut fur Aerodynamik, 7, E.T.H. Zurich. Translated as N.A.S.A. T.N. 934935. Rani, S.L. Wooldridge, M.S. 2000. Quantitative flow visualization using the hydraulic analogy. Experiment in Fluids 27. Springer-Verlag. 165169. Triatmodjo, Bambang. 2003. Hidraulika II. Beta Offset. Yodyakarta. Taba, Herman Tjolleng. 2010. Analisis Karakteristik Aliran Melalui Saluran Terbuka Melebar dan Menyempit dengan Variasi Sudut (Kajian Analisis dan Eksperimental Pada Meja Analogi Hidrolik). Tesis. Universitas Hasanuddin. Makasssar.
DAFTAR PUSTAKA Brocher, E. Makhsud, A. 1997. A New Look at the Screech Tone Mechanism of Underexpandet Jets. European Journal of Mechanics. B/Fluids, 16/6, 877-891. Brocher, E. Makhsud, A. 1995. Experimental Study on the Influence of Nozzle Inlet Geometry on Screech Noise. Proceeding of the First Joint CEAS/AIAA 969
