1-hidrolika-dasar aliran

62 Pages·2013·1.54 MB·Indonesian

1111.... RRRReeeevvvviiiieeeewwww pppprrrriiiinnnnssssiiiipppp----pppprrrriiiinnnnssssiiiipppp aaaalllliiiirrrraaaannnn tttteeeerrrrbbbbuuuukkkkaaaa ddddaaaannnn tttteeeerrrrttttuuuuttttuuuupppp
1. Persamaan energi bernouli
2. Momentum
3. Persamaan kontinuitas
4. Prinsip aliran tertutup dan penerapan
5. Prinsip aliran terbuka dan penerapannya
6. Perbedaan saluran tertutup dan terbuka
7. Prinsip aliran seragam
8. Persamaan aliran seragam dan tinggi kritis
9. Profil muka air pada aliran seragam
22222222........ AAAAAAAAlllllllliiiiiiiirrrrrrrraaaaaaaannnnnnnn bbbbbbbbeeeeeeeerrrrrrrruuuuuuuubbbbbbbbaaaaaaaahhhhhhhh llllllllaaaaaaaammmmmmmmbbbbbbbbaaaaaaaatttttttt llllllllaaaaaaaauuuuuuuunnnnnnnn,,,,,,,, ttttttttiiiiiiiibbbbbbbbaaaaaaaa--------ttttttttiiiiiiiibbbbbbbbaaaaaaaa,,,,,,,, ddddddddaaaaaaaannnnnnnn sssssssstttttttteeeeeeeeaaaaaaaaddddddddyyyyyyyy nnnnnnnnoooooooonnnnnnnn sssssssstttttttteeeeeeeeaaaaaaaaddddddddyyyyyyyy
1. Prinsip aliran berubah lambat laundan berubah tiba-tiba.
2. Pendekatan aliran berubah tiba-tiba (loncata hidrolik) dan aliran diatas
spillway.
3. Pengertian dan prinsip aliran steady dan non steady
4. Pendekatan dan penyelesaian aliran steady dan non steady.
3333.... PPPPeeeennnneeeerrrraaaappppaaaannnn hhhhiiiiddddrrrroooolllliiiikkkkaaaa ddddaaaallllaaaammmm iiiinnnnffffrrrraaaassssttttrrrruuuukkkkttttuuuurrrr
1. Pemodelan hidrolika dalam perencanaan infrastruktur
2. Model hidrologi (du flow, hec ras, epa net (jaringan pipa))
3. Pereancanaan jaringan pipa
1
DDDDaaaassssaaaarrrr----ddddaaaassssaaaarrrr AAAAlllliiiirrrraaaannnn
FFFFFFFFlllllllluuuuuuuuiiiiiiiiddddddddaaaaaaaa
2
Aliran fluida
(dari segi kecepatan)
• Aliran satu dimensi, adalah aliran pada fluida tak kompresibel, besar
dan arah kecepatannya di semua titik sama, kecepatan dan
kecepatan tegak lurus dengan garis arus diabaikan, kecepatan dan
kecepatan mewakili keseluruhan, penyimpangan penyimpangan kecil
diabaikan seperti aliran pada lengkungan.
• Aliran dua dimensi, terjadi bila partikel fluida bergerak pada bidang
dengan garis arus yag sama ditiap bidang.
• Aliran mantap (tunak, steady), terjadi bila disembarang titik kecepatan
fluida yang berurutan sama dalam jangka waktu berurutan. Jadi
kkeecceeppaattaann tteettaapp tteerrhhaaddaapp wwaakkttuu ddvv//ddtt==00.. ttaappii bbiissaa bbeerruubbaahh ppaaddaa ttiittiikk--
titik yang berbeda atau jarak berbeda.
• Aliran tidak mantap (tidak tunak, unsteady), terjadi bila keadaan-
keadaan disembarang titik dalam fluida berubah bersama waktu,
dv/dt≠0.
• Aliran merata, terjadi bila besar dan arah kecapatan tidak berubah dari
titik ke titik dalam fluida, dv/ds=0. aliran fluida dibawah tekanan dalam
suatu pipa besar dan bergaris tengah tetap adalah aliran merata.
• Aliran tidak merata, terjadi bila kecepatan, kedalaman, tekanan
berubah dari titik ke titik dalam aliran, dv/ds ≠0
3
F(s)
4
1. Aliran laminar
Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau
lamina – lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar .
viskositas
Dalam aliran laminar ini kekentalan ( ) berfungsi untuk
meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan.
Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton
2. Aliran turbulen
Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat
tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran
ppaarrttiikkeell aannttaarr llaappiissaann,, yyaanngg mmeennggaakkiibbaattkkaann ssaalliinngg ttuukkaarr mmoommeennttuumm
dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala
yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang
terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh
fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran.
3. Aliran transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar
ke aliran turbulen.
5
Konsep penting dalam aliran fluida
• Prinsip kekealan massa, sehingga timbul
persamaan kontinuitas
• Prinsip energi kinetik, persamaan persamaan
aliran tertentu (bernoulli)
• Prinsip momentum, persamaan-persamaan gaya-
gaya dinamik pada fluida
6
(cid:1)(cid:1)
HHuukkuumm--hhuukkuumm ffiissiikkaa ddaassaarr ddaarrii mmeekkaanniikkaa
fflluuiiddaa
11..AAlliirraann sseemmbbaarraanngg aaddaallaahh sseebbaaggaaii ppeerruubbaahhaann
ggeerraakk fflluuiiddaa yyaanngg ddiiddeeffiinniissiikkaann sseebbaaggaaii
ggeeoommeettrrii,, ssyyaarraatt--ssyyaarraatt,, ddaann hhuukkuumm mmeekkaanniikkaa..
22..PPeennddeekkaattaann--ppeennddeekkaattaann yyaanngg sseerriinngg ddii gguunnaakkaann
sssseeeebbbbaaaaggggaaaaiiii aaaannnnaaaalllliiiissssiiiissss aaaalllliiiirrrraaaannnn sssseeeemmmmbbbbaaaarrrraaaannnngggg aaaaddddaaaallllaaaahhhh
vvoolluummee kkeennddaallii ((iinntteeggrraall,, sskkaallaa bbeessaarr)),,
aannaalliissaa ddeeffffeerreennssiiaall ((ddiiffeerreennssiiaall,, sskkaallaa
kkeecciill)),, aannaalliissiiss eekkssppeerriimmeennttaall ((aannaalliissiiss
ddiimmeennssiioonnaall))
7
Volume Kendali vs Sistem
(cid:1) Volume kendali: daerah batasan yang dipilih dengan hati hati, dengan batas-batas
terbuka dimana massa, momentum, dan energi dapat keluar masuk
(cid:1) Semua hukum mekanika ditulis untuk suatu sistem yaitu sembarang massa dengan identitas
tertentu dan ada batasnya.
(cid:1)
Ke empat Hukum mekanika menyatakan apa yang terjadi pada sistem
1. Sistem adalah sejumlah massa tertentu (m) kekal tak berubah (khukum
kekekalan massa) =
m tetap
sistem
dm
=
0
dt
2. Bila dalam sistem bekerja gaya, maka sistem akan dipercepat
ddvv dd (( ))
== == == uu
F ma m m
dt dt
3. Bila dalam sistem bekerja moment terhadap pusat massa maka akan terjadi
efek putaran.
dH d ( )
= = w
M I
x x
dt dt
4. Bila kalor dQ diberikan pada sistem atau ada perubahan usaha (dw), maka
energi sistem berubah
- =
dQ dW dE
dQ dW dE
- =
dt dt dt
8
Keempat hukum tersebut diatas dijabarkan
dalam bentuk yang sesuai dengan volume
kendali
1. Hukum kekekalan massa
2. Kekekalan momentum linier
3. Kekekalan momentum sudut
4. Persamaan energi.
9
Dengan transformasi Reynolds dapat diterapkan pada semua
hukum dasar diatas, dapat dilihat bahwa penurunan besaran-
besaran fluida m, V, H, E, diatas dapat dikaitkan terhadap
waktu.
Gambar dibawah melukiskan tentang volume kendali
Permukaan kendali memotong Volume kendali yang bergerak
semburan yang meninggalkan sehingga volume kendali tersebut
mulut nosel, memotong baut- bergerak mengikuti gerakan
baut dan fluida dalam nosel. kapal dengan kecepatan V,
Volume kendali mengungkapkan volume kendali tetap tapi gerak
tegangantegangan pada baut- nisbi(relatif) air dan kapal harus
baut diperhitungkan.
10