Jenis Aliran dalam Hidrolika : - Aliran Tertutup, Tertutup, aliran dalam pipa - Aliran Terbuka, Terbuka, aliran dengan permukaan bebas A. JENIS-JENIS ALIRAN ! Alira Aliran n In"is In"isid id #In"is #In"is$id $id %lo&! %lo&! Alira Aliran n In"isi In"isid d adala' adala' aliran aliran nonkomp nonkompres resibe ibell (ang (ang tidak tidak mengal mengalami ami gesekan gesekan.. Alira Aliran n tanpa tanpa geseka gesekan n adala' adala' aliran aliran )luid )luidaa (ang (ang pengar pengaru' u' geseka gesekann( nn(aa diabaikan atau pengaru' kekentalan #"iskositas! )luida tidak mempengaru'i aliran )luida, dapat dikatakan dikatakan aliran ini tidak mempun(ai mempun(ai "iskositas "iskositas #'ambatan! #'ambatan! atau kekentalan kekentalan #* + !. eskipun pada ken(ataann(a semua )luida mempun(ai "iskositas namun pada kondisi tertentu pengaru' "iskositas tidak mempengaru'i si)at )luida se'ingga dapat diabaikan.
! /iskos iskos #/i #/is$ous s$ous %lo&! %lo&! Alira Aliran n /isko /iskoss adala' adala' aliran aliran )luida )luida (ang (ang masi' masi' dipenga dipengaru' ru'ii ole' ole' "iskositas #'ambatan! atau kekentalan #* 0 !. Aliran ini ter1adi pada )luida (ang pekat atau kental, kepekatan atau kekentalan )luida ini tergantung ole' gesekan antara partikel pen(usun )luida tersebut. Aliran "iskos #berdasarkan struktur alirann(a! dapat diklasi)ikasikan men1adi dua (aitu aliran laminer dan aliran turbulen. Aliran Laminer #Laminar %lo&! Aliran laminer adala' suatu tipe aliran (ang ditun1ukkan ole' gerak partikel-partikel $airan menurut garis-garis arusn(a (ang 'alus dan se1a1ar. Aliran laminer ter1adi apabila partikel-partikel 2at $air bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan lintasan kontin(u kontin(u dan tidak tidak saling saling berpotongan. berpotongan. Aliran Aliran laminer laminer ter1adi ter1adi apabila apabila ke$epatan ke$epatan aliran aliran renda', ukuran saluran sangat ke$il dan 2at $air mempun(ai kekentalan besar. 3arekteristik aliran aliran lamine laminerr (aitu (aitu )luida )luida berger bergerak ak mengik mengikuti uti garis garis lurus, lurus, ke$epat ke$epatan an )luida )luidan(a n(a renda', renda', "iskositasn(a tinggi dan lintasan gerak )luida teratur antara satu dengan (ang lain. Aliran Turbule Turbulen n #Turbulen #Turbulentt %lo&! 4erbeda dengan aliran laminer, laminer, aliran turbulen turbulen tidak Aliran mempun(ai garisaris arus (ang 'alus dan se1a1ar sama sekali. 5ada aliran turbulen, partikel partikel 2at $air bergerak tidak teratur dan garis lintasann(a saling berpotongan. Aliran turbulen ter1adi apabila ke$epatan aliran besar, saluran besar dan 2at $air mempun(ai kekentalan ke$il. Aliran di sungai, saluran irigasi6drainasi, dan di laut adala' $onto' dari aliran turbulen.
3arakteris 3arakteristik tik aliran aliran turbulen turbulen ditun1ukkan ditun1ukkan ole' terbentukn( terbentukn(aa pusaranpusar pusaranpusaran an dalam aliran, aliran, (ang meng'asilkan meng'asilkan per$ampuran per$ampuran terus menerus antara partikel partikel partikel partikel $airan $airan di seluru' seluru' penampang penampang aliran. 7ntuk membedakan aliran apaka' turbulen atau laminer, terdapat suatu angka tidak bersatuan (ang disebut Angka Re(nold #Re(nolds Number!. Angka Re(nolds adala' ukuran dari rasio ga(a inersia pada suatu elemen )luida ter'adap ga(a "iskositas elemen. Angka ini di'itung dengan persamaan sebaga i berikut: 8 R./ Re 9imana: Re + Angka Re(nold / + 3e$epatan #rata-rata! )luida (ang mengalir #m6dt! R + Jari-1ari 'idrolik #m! Rasio antara luas penampang melintang saluran dengan keliling basa' #A 6 5! 8 + /iskositas kinematik #m6dt!
Angka Re(nolds merupakan parameter tak-berdimensi (ang sangat terkenal dalam ilmu mekanika )luida. Nama ini diberikan sebagai peng'argaan bagi sborne Re(nolds #;<-=!, insin(ur dari inggris (ang pertama kali mendemontrasikan ba'&a kombinasi dari "ariabel"ariabel dapat digunakan sebagai suatu patokan untuk membedakan aliran laminar dengan aliran turbulen. 3ategori aliran untuk saluran terbuka menurut Angka Re(nold: Aliran Laminer Re > ? Aliran Transisi ? > Re > Aliran Turbulen Re @ ! Aliran antap #Stead( %lo&! Aliran mantap merupakan aliran (ang bilamana debit, kedalaman, dan ke$epatan aliran tersebut tidak beruba' sepan1ang &aktu tertentu. Se$ara matematis: Aliran ini disebut 1uga sebagai aliran tetap. Bonto' dari aliran ini adala' saluran irigasi.
! Aliran 3ritis #Briti$al %lo&! Aliran disebut kritis apabila gangguan permukaan #misaln(a: riak (ang ter1adi 1ika sebua' batu dilempar ke dalam aliran se'ingga menimbulkan gelombang! tidak akan bergerak6men(ebar mela&an ara' arus. Aliran kritis ter1adi bilamana ke$epatan aliran sama dengan ke$epatan rambat gelombang. 5ada kondisi ini bilangan %roude %r + . ! Aliran Subkritis #Sub$riti$al %lo&! Aliran disebut subkritis apabila gangguan (ang ter1adi di suatu titik pada aliran dapat men1alar ke ara' 'ulu #semua riak (ang timbul dapat bergerak mela&an arus!. Aliran subkritis dipengaru'i ole' kondisi 'ilir, dengan kata lain keadaan di 'ilir akan mempengaru'i aliran di sebela' 'ulu. 5ada kondisi ini bilangan %roude %r > . ! Aliran Superkritis #Super$riti$al %lo&! Apabila ke$epatan aliran $ukup besar se'ingga gangguan (ang ter1adi tidak men1alar ke 'ulu #semua riak (ang ditimbulkan dari suatu gangguan adala' mengikuti ara' arus! maka aliran adala' superkritis. 9alam 'al ini kondisi di 'ulu akan mempengaru'i aliran di sebela' 'ilir. 5ada kondisi ini bilangan %roude %r @ . ALIRAN TERBUKA Prinsip Aliran Terbuka Aliran dengan permukaan bebas • •
engalir diba&a' ga(a gra"itasi, diba&a' tekanan udara atmos)ir.
•
engalir karena adan(a slope dasar saluran
Jenis-Jenis Aliran 4erdasarkan &aktu pemantauan •
•
Aliran Tunak #Stead( %lo&! Aliran Taktunak #unstead( %lo&! 4erdasarkan ruang pemantauan Aliran Seragam #7ni)orm )lo&! Aliran 4eruba' #/aried )lo&!
Perilaku aliran saluran terbuka
9itentukan ole' pengaru' kekentalan dan gra"itasi se'ubungan dengan ga(a inersia aliran 5engaru' kekentalan: Laminar : 1ika kekentalan sangat besar. Turblen : 1ika kekentalan relati) lema'. 5erlai'an
Geometri Saluran 5rismatik : penampang melintangn(a tidak beruba' dan kemiringan dasarn(a tetap Tak-5rismatik : penampang melintangn(a beruba' dan kemiringan dasar 1uga beruba'
Distribusi keepatan pa!a penampan" saluran 9engan adan(a suatu permukaan bebas dan gesekan disepan1ang dinding saluran, maka ke$epatan dalam saluran tidak terbagi merata. 3e$epatan maksimum ter1adi pada .? s6d .? dari permukaan. akin ke tepi makin dalam
Ener"i Spesi#ik !an aliran kritis Energi spesi)ik dalam suatu penampang saluran adala' energi )luida setiap satuan bera(t pada setiap penampang saluran Aliran kritis adala' keadaan aliran dimana energi spesi)ikn(a untuk suatu debit tertentu adala' minimum. 5ada keadaan kritis dari suatu aliran, tingi ke$epatan sama dengan setenga' dari kedalaman 'idrolik. Aliran Sera"am Prinsip Aliran Sera"am 3edalaman aliran adala' konstan dalam &aktu dan ruang Fa(a gra"itasi (ang ada di imbangi ole' ga(a )riksi (ang ada Aliran (ang benar-benar seragam 1arang ditemukan dalam ken(ataan dan ada beberapa aliran (ang diasumsikan sebagai aliran seragam Pembentukan aliran sera"am Aliran air dalam saluran terbuka akan mengalami 'ambatan saat mengalir ke 'ilir. Hambatan akan dila&an ole' komponen ga(a berat (ang beker1a dalam ara' gerakn(a. 4ila 'ambatan seimbang dengan ga(a berat maka aliran (ang ter1adi adala' aliran seragam. Keepatan aliran sera"am 3e$epatan rata-rata aliran seragam turbulen dalam saluran terbuka biasan(a din(atakan dengna rumus aliran seragam. D ( / + B R S •
•
/ : ke$epatan rata-rata R : Jari-1ari 'idrolik
•
•
S : 3emiringan energ B : %aktor ta'anan aliran
Rumus $%e&' G= Insin(ur 5eran$is Antoine B'e2(
/ : 3e$epatan rata-rata R : Jari-1ari 'idrolik S : 3emirinan garis energi B : %aktor ta'anan aliran B'e2(
Penentuan (aktor %ambatan $%e&' Rumus Fanguillet-3utter 9ari S&iss : ;= Nilai B ber'ubungan dengan S, R dan koe).kekasaran n Rumus 4a2in 9ari 5eran$is : ;=G B adala' )unsi R bukan S Rumus 5o&el =? B adala' rumus logaritmis
