Aliran subkritis dan superkritis (subcritical ( subcritical and supercritical fows) fows ) Un t u kme me mb mb eda ka nj e ni sa l i r a npa dak l a si fi k as i i n is er i ngdi g un ak an An gk aFr o ud e.An gk a Fr o ud ed i p er o l e hme l a l u ip er s a ma ma and i b awa hi n id anme r u pa k anb i l a ng ant a kb er d i me ns i ,
U
:k e c ep at a nr e r a t at a mp mp an g
g
:per c epat angr a vi t as i
D
:k e da l a ma ma na l i r a n
penyebutpadaper sama maandi at asme mer upakanper sama maandar i kecepat anr amb mbatgel omb mbang c el er i t y ( ) .Se t el ahme mendap at k anAngk aFr oude,penent ua nj eni sal i r anme mel al ui r ent angber i k ut ,
F<1,al i r ans ubk r i t i k F>1,al i r ans uper k r i t i k F=1,al i r ank r i t i k
Pengaruh akibat gravitasi
Dinyatak Dinyatakan an dengan dengan bilang bilangan an Froude Froude (Froud (Froudee Number Number), ), yaitu yaitu perban perbandin dingan gan antara antara gaya gaya inersia dengan gaya gravitasi. Rumus : v
v
( gL) F=
( gD ) at atau
F=
F
= Bilangan Froude
v
= Kecep ecepat ata an
g
= Gravita itasi bumi (9.! m/dt")
alir aliran an rat rata-ra a-rata ta (m/dt m/dt))
#
= $an%ang &ara&teristi& (m)' untu& saluran terbu&a # adala sama dengan kedalaman hidraulik *aitu perbandingan antara luas penampang aliran + (m") dengan lebar permu&aan atas , (m).
= Kedalaman idrauli& (m) = +/, Berdasar&an Bilangan Froude &ondisi aliran digolong&an men%adi : •
Aliran Sub Kritis
:
ter%adi %i&a bilangan Froude F !
•
Aliran Kritis
:
ter%adi %i&a bilangan Froude F = !
•
Aliran Super Kritis
: ter%adi %i&a bilangan Froude F !
Kombinasi dari pengaruh kekentalan dan gravitasi akan menyebabkan suatu kondisi aliran tertentu seperti : •
Laminar Sub Kritis (Subcritical-laminar) :
F! dan bila Re 011.
•
Laminar Super Kritis (Supercritical-laminar)
:
F! dan bila Re
011. •
Turbulen Sub Kritis (Subcritical-turbulen) :
F! dan bila Re 2
"111 •
Turbulen Super Kritis (Supercritical-turbulen) :
F! dan bila Re
2 "111
Kondisi aliran di atas bisa din*ata&an dalam suatu gra3& ubungan antara &edalaman aliran' &ecepatan dan bilangan Froude F serta bilangan Re*nolds Re.
Tipe aliran dalam fluida dapat dibedakan menjadi beberapa macam aliran. Sebagai contoh, aliran tunak (steady) atau tak tunak (unsteady), seragam (uniform) atau tak seragam (non-uniform), termampatkan (compressible) atau tak termampatkan (incompressible), dan subkritis (sub critical ) atau superkritis (supercritical ). Aliran dikatakan tunak (steady flow) jika kecepatan (v) tidak berubah (constant ) selama selang waktu tertentu, sehingga akan berlaku:
dan apabila kecepatan aliran selalu berubah selama selang waktu tertentu, maka dikatakan aliran tak tunak (unsteady flow), sebagai contoh, aliran banjir atau pasang surut, sehingga akan berlaku:
Aliran dikatakan seragam (uniform flow) jika kedalaman aliran pada setiap penampang saluran adalah tetap dan jika kedalamanna selalu berubah, maka dikatakan aliran tidak seragam (non-uniform flow) atau aliran berubah (varied flow). Aliran seragam dapat dibedakan lagi menjadi aliran seragam tunak (steadyuniform flow) jika kedalaman dan kecepatan aliranna tetap sepanjang saluran.
dan apabila kedalaman aliranna tetap tetapi kecepatan aliranna selalu berubah sepanjang saluran, maka dikatakan aliran seragam tak tunak (unsteady uniform flow), ini tidak mungkin terjadi.
Aliran tak seragam atau berubah juga dapat dibedakan lagi menjadi aliran berubah tunak (steady varied flow), aitu jika kedalaman aliran tidak tetap tetapi kecepatan aliranna tetap.
dan apabila kedalaman maupun kecepatan aliranna selalu berubah sepanjang saluran, maka dikatakan aliran berubah tak tunak (unsteady varied flow).
Aliran tak seragam atau berubah dapat juga dibedakan menjadi aliran berubah tiba! tiba ( rapidly varied flow), aitu jika kedalaman aliran mendadak berubah pada jarak ang cukup pendek, misalna aliran ang melewati mercu, bending atau terjunan. Apabila kedalaman aliran berubah pada jarak ang cukup panjang, maka dikatakan aliran berubah lambat laun ( gradually varied flow). Aliran dikatakan termampatkan (compressible flow), jika aliran tersebut mengalami perubahan volume bila diberikan tekanan, dan sebalikna jika tidak mengalami perubahan volume, dikatakan aliran tersebut taktermampatkan (uncompressible flow). "enis aliran berdasarkan besarna bilangan #roude ( F ), dapat dibedakan menjadi superkritis (supercritical flow), subkritis (sub critical flow) atau kritis (critical flow).
di mana: n $ kecepatan aliran (m%det) g $ percepatan gravitasi (m%det&) $ kedalaman aliran (m) a $ koefesien energi jika ' r F dikatakan aliranna superkritis, r F dikatakan aliran subkritis, dan jika $ r F dikatakan aliran kritis. Aliran juga dapat diklasifikasikan menjadi aliran satu dimensi (onedimensional flow), dua dimensi (two-dimensional flow) atau tiga dimensi (threedimensional flow), tergantung dari bilangan gradien kecepatan ang ada. Aliran satu dimensi adalah aliran dimana seluruh fluida dan parameter aliranna diasumsikan tetap terhadap penampang normal aliran, dan hana ada satu gradient kecepatan, aitu dalam arah aliran. *i dalam kenataanna, tidak ada aliran satu dimensi karena adana beberapa pembatas. +amun demikian, aliran pada sungai dapat didekati dengan aliran satu dimensi (1-D flow). Aliran dua dimensi adalah aliran dimana dibedakan dalam beberapa bidang secara paralel, horisontal atau vertikal (&!* atau &!*-). Aliran dua dimensi memiliki dua gradien kecepatan. Aliran tiga dimensi adalah aliran dimana parameter aliranna berubah dalam tiga dimensi, sehingga gradien parameter aliranna terdapat dalam tiga arah.
