Hidraulika

MATERI KULIAH HIDRAULIKA (Bahan Kuliah BA. KIRONOTO) Review Klasifikasi Aliran Karakteristik Turbulen pada Aliran Seragam Tegangan Gesek Dasar Distribusi Tegangan Gesek Distibusi Kecepatan Kecepatan Rata-rata (Manning) ReviewJournal : Karakteristik Turbulen pada Aliran Seragam dan Aliran Tidak Seragam (Artikel : Kironoto dan Graf) Aliran Seragam Distribusi Kecepatan (inner region, outer region) Turbulen (Turbulent Intensity, Reynold Shear Stress) Aliran Tidak Seragam

MATERI KULIAH HIDRAULIKA (Bahan Kuliah BA. KIRONOTO) Tugas Review Journal Publikasi Internasional dengan materi terkait dengan hidraulika (distribusi kecepatan, turbulen, Manning, dll) Setiap mahasiswa bertugas mereview 1 jurnal Sebelum direview, jurnal dikumpulkan dulu ke dosen untuk disetujui (agar tidak sama antar mahasiswa, topik sesuai dengan kuliah, dll) (dalam 2 minggu ke depan) Tugas Jurnal yang sudah direview dipresentasikan oleh mahasiswa dengan format power point (setelah ujian sisipan) Jurnal dapat diperoleh dari berbagai sumber : 1. Internet (Google Scholar, yahoo, dll; kata kunci, misalnya : velocity distribution, Shear stress, open channel flow, Coles Law, Logarithmic law, Manning, kironoto, dll), 2. Buku, 3. Journal, dll) Nilai Ujian : 25 % dari total nilai ujian (dengan komposisi 70% ujian tulis; 30 % presentasi tugas)

Klasifikasi Aliran Aliran Laminer / Turbulent Aliran SubKritik, Kritik, Superkritik Aliran Invisid dan Visid Aliran rotasional / Tidak Rotasional, dll Aliran 1, 2, 3 Dimensional Aliran Tunak / Taktunak Aliran Seragam / Tidak Seram 11/10/2018

Aliran Laminer / Turbulent Berdasarkan pengaruh kekentalan (viskositas) terhadap pengaruh inersia, aliran pada saluran terbuka dapat dibedakan sebagai aliran laminer dan aliran turbulen. Pada saluran terbuka, angka Reynolds didefenisikan sebagai : dimana U : kecepatan rata-rata tampang, R : jari-jari hidraulik, dan n : viskositas

ALIRAN LAMINER Pengaruh viskositas atau kekentalan lebih besar dari pada pengaruh inersia Gerakan partikel air teratur, lurus, sejajar Untuk aliran laminar dalam pipa Untuk aliran laminar dalam saluran terbuka

Experimental laboratorium untuk Aliran Laminer pada pipa

ALIRAN TURBULEN Pengaruh viskositas atau kekentalan lebih kecil dari pada pengaruh inersia Gerakan partikel air tidak teratur, berbelak-belok (bercampur), tidak sejajar Untuk aliran tubulen pada saluran terbuka (teoritis > 1000; pada aliran dalam pipa, Re > 4000, dalam kenyataannya Re > 12500)

Experimental laboratorium untuk Aliran Turbulen pada pipa

Video Aliran Laminer / Aliran Turbulen

Aliran SubKritik, Kritik, Superkritik Berdasarkan nilai angka Froude. dimana U : kecepatan rata-rata tampang, D : Kedalaman hidraulik, dan g : percepatan gravitasi Fr < 1 : aliran Subkritik ; aliran tenang, mengalir Fr = 1 : aliran Kritik Fr > 1 : aliran Superkritik ; aliran sangat cepat C = celerity : kecepatan rambat gelombang Jika ada perubahan jenis aliran dari : - superkritis ke sub-kritis : terjadi loncat air - sub-kritis ke superkritis : melewati aliran kritis

Aliran Kritis, Subkritis, dan superkritis didasarkan pada angka Froude:  Fr < 1 : aliran sub-kritis  Fr = 1 : aliran kritis  Fr > 1 : aliran super-kritis

Video : Contoh Aliran Subkritik (Fr < 1)

Video : Contoh Aliran Kritik (Fr = 1)

Video : Contoh Aliran Superkritik (Fr > 1)

Aliran Invisid / Aliran Viskous Aliran invisid (aliran fluida ideal) fluida ideal  viskositas,  = 0 tegangan geser = 0 kehilangan energi = 0 Aliran Viskous (aliran fluida nyata) fluida ideal  viskositas,  ≠ 0 tegangan geser ≠ 0 kehilangan energi ≠ 0

Fluida Invisid u

u=f(z) d z

Aliran Irrotasional / Rotasional

Video Aliran Rotasional / Irrotasional

Aliran 1D, 2D & 3D Aliran 1D : karakteristik aliran, misal kecepatan, tidak berubah pada tampang Sering dipakai untuk penyederhanaan permasalahan aliran Aliran 2D : karakteristik aliran, misal kecepatan, berubah pada tampang (horisontal atau vertikal saja) Bisa dijumpai pada aliran saluran lebar Aliran 2D : karakteristik aliran, misal kecepatan, berubah pada tampang (horisontal dan vertikal) Aliran di lapangan sesungguhnya 3 D

Kecepatan seragam pada arah vertikal maupun transversal 1 Dimensional Flow Kecepatan seragam pada arah vertikal maupun transversal

2 Dimensional Flow 2D-vertikal 2D-Horizontal SUNGAI LEBAR Estuari, Laut

3 Dimensional Flow Kecepatan terdistribusi: - arah vertikal - arah transversal

Distribusi kecepatan pada tampang aliran

Aliran Tunak/ Tidak Tunak Aliran Tunak (steady / permanen flow): variabel aliran tidak berubah terhadap waktu Contoh aliran di saluran / sungai pada kondisi tidak ada perubahan aliran (tidak ada hujan, tidak banjir, dll) Aliran Tak Tunak (unsteady / non-permanen flow): variabel aliran berubah terhadap waktu Contoh aliran di saluran / sungai pada kondisi ada perubahan aliran (tidak ada hujan, tidak banjir, dll) Aliran yang dipengaruhi muka air pasang-surut (muara sungai di laut)

Steady Flow Parameter aliran konstan terhadap waktu V turbulen laminer

Unsteady Flow Parameter aliran fungsi terhadap waktu V turbulen laminer

Aliran Seragam / Tidak Seragam Aliran Seragam (uniform flow): variabel aliran tidak berubah terhadap jarak Contoh aliran di saluran / sungai pada kondisi tidak ada pengaruh pembendungan / terjunan, tidak ada penyempitan/pelebaran yang ekstrim. Aliran Tidak Seragam (non-uniform flow): variabel aliran berubah terhadap jarak Contoh aliran di saluran / sungai pada kondisi ada pengaruh pembendungan / terjunan, ada penyempitan/pelebaran yang ekstrim.

Aliran Seragam Parameter aliran konstan terhadap tempat (jarak) Se h1 Q Se S0 SW

Aliran Tidak Seragam Parameter aliran berubah terhadap tempat (jarak) Q SW h2 S0

? Non-Uniform Flow Definisi Accelerated G.V. Flow Gradually Varied Flow Deccelerated G.V. Flow Aliran Tdk Seragam Accelerated R.V. Flow Rapidly Varied Flow Deccelerated R.V. Flow

Non-Uniform Flow o o o

Loncat Air Aliran tdk seragam Aliran superkritis Aliran sub kritis

Al. Uniform Sub kritis

Super kritis

Non-Uniform Flow

Non-Uniform Flow o o o o

Non-Uniform Flow o o o

Non-Uniform Flow

Non-Uniform Flow