Kuliah Hidraulika Wahyu Widiyanto ENERGI ALIRAN Energi yang

Kuliah Hidraulika Wahyu Widiyanto

ENERGI ALIRAN • Energi yang ada pada tiap satuan berat dari aliran air pada saluran terbuka terdiri dari tiga bentuk dasar, yaitu: 1. energi kinetik 2. energi tekanan 3. energi elevasi di atas garis datum.

PERSAMAAN BERNOULLI • Persamaan Bernoulli mengekspresikan kekekalan energi pada suatu aliran. dengan : Z p/g V 2/2 g C : elevasi (tinggi tempat) : tinggi tekanan : tinggi kecepatan : konstan

Untuk zat cair ideal, aplikasi persamaan Bernoulli untuk kedua titik di dalam medan aliran akan memberikan : • Yang menunjukkan bahwa jumlah tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan di kedua titik adalah sama.

• Pada aliran yang sebenarnya, persamaan Bernoulli tersebut dapat ditulis menjadi: dimana E 1 merupakan kehilangan tenaga karena gesekan dasar atau karena perubahan bentuk saluran.

Pengertian Energi Spesifik Total energi pada tampang aliran di saluran terbuka dapat dinyatakan dalam: z : elevasi ; V : kecepatan aliran; y: kedalaman aliran g: percepatan gravitasi Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air pada setiap penampang saluran, dan diperhitungkan terhadap dasar saluran.

Sekali lagi, energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai:

Contoh • Saluran berbentuk empat persegipanjang dengan lebar dasar 4 m mengalirkan air dengan debit 3 m 3/d. Hitung energi spesifik apabila kedalaman aliran adalah 1, 5 m. Penyelesaian : Luas tampang aliran : A = B h = 4 x 1, 5 = 6 m 2 Kecepatan aliran : Energi spesifik :

Kurva Energi Spesifik Dari persamaan: atau dapat dilihat bahwa untuk suatu penampang saluran debit Q tertentu, energi spesifik dalam penampang saluran hanya merupakan fungsi dari kedalaman aliran.

• Bila kedalaman aliran digambarkan terhadap energi spesifik untuk suatu penampang saluran debit tertentu, maka akan diperoleh kurva energi spesifik. y D B P 2 Subkritis y 2 y 1 C P 1 yc 45 O Kurva Energi Spesifik Ec Es A Superkritis E

Penjelasan Kurva • Pada suatu energi spesifik (Es) yang sama, dapat ditinjau 2 kemungkinan kedalaman, yaitu kedalaman y 1 yang disebut kedalaman lanjutan/pengganti (alternate depth) dari kedalaman y 2, begitu juga sebaliknya. Energi spesifik akan mencapai minimum pada titik C, dimana pada titik tersebut kedua kedalaman seolah-olah menyatu dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) yc. • Apabila kedalaman aliran melebihi kedalaman kritis, kecepatan aliran lebih kecil dari pada kecepatan kritis untuk suatu debit tertentu, dan aliran disebut sub-kritis. Akan tetapi bila kedalaman aliran kurang dari kedalaman kritis, aliran disebut super-kritis. Sehingga dapat dinyatakan bahwa y 1 merupakan kedalaman aliran super -kritis dan y 2 adalah kedalaman aliran sub-kritis.

Sub Kritis Fr < 1 Air Diam V=0 Jenis aliran berdasarkan bilangan Froude (Fr) V Kritis Fr = 1 V Super Kritis Fr > 1 V Anak panah menunjukkan arah aliran

Bilangan Froude/Angka Froude (Fr) Fr : angka Froude (Froude number) V : kecepatan aliran g : percepatan gravitasi D : kedalaman hidraulik A : luas tampang aliran T : lebar permukaan aliran

Contoh • Hitung angka Froude dari dua tampang saluran berikut ini jika debit aliran yang lewat sebesar 2 m 3/d. T 1 m 1 2 2 m 2 m

Kedalaman Kritis • Kedalaman kritis terjadi bila: – Fr = 1 – Es min dan Fs min

E yc

• Saluran segiempat dengan lebar 5 m mengalirkan debit 20 m 3/d pada kedalaman normal 2, 0 m. Tentukan kedalaman kritis, angka Froude dan tipe aliran.

• Suatu saluran segi-empat mengalirkan debit sebesar 2 m 3/dt. Lebar saluran 6 m dengan kekasaran dinding/dasar n = 0. 02. Hitung hkr dan hn, jika kemiringan dasar saluran: So=0. 001; So=0. 01

Loncat Air n Aliran tdk seragam s rkrit e p u is Aliran sub kritis

Al. Uniform Sub kritis

Super kritis