Click here to load reader

1.11..1. Review prinsip Review prinsipReview prinsip ... · PDF fileProfil muka air pada aliran seragam 2.22..2. Aliran berubah lambat laun, tiba ----tiba, dan steady non steady 1

  • View
    226

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of 1.11..1. Review prinsip Review prinsipReview prinsip ... · PDF fileProfil muka air pada...

  • 1.1.1.1. Review prinsipReview prinsipReview prinsipReview prinsip----prinsip aliran terbuka dan tertutupprinsip aliran terbuka dan tertutupprinsip aliran terbuka dan tertutupprinsip aliran terbuka dan tertutup1. Persamaan energi bernouli2. Momentum3. Persamaan kontinuitas4. Prinsip aliran tertutup dan penerapan5. Prinsip aliran terbuka dan penerapannya6. Perbedaan saluran tertutup dan terbuka7. Prinsip aliran seragam8. Persamaan aliran seragam dan tinggi kritis9. Profil muka air pada aliran seragam

    2.2.2.2. Aliran berubah lambat laun, tibaAliran berubah lambat laun, tibaAliran berubah lambat laun, tibaAliran berubah lambat laun, tiba----tiba, dan steady non steadytiba, dan steady non steadytiba, dan steady non steadytiba, dan steady non steady

    1

    2.2.2.2. Aliran berubah lambat laun, tibaAliran berubah lambat laun, tibaAliran berubah lambat laun, tibaAliran berubah lambat laun, tiba----tiba, dan steady non steadytiba, dan steady non steadytiba, dan steady non steadytiba, dan steady non steady1. 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.

    3.3.3.3. Penerapan hidrolika dalam infrastrukturPenerapan hidrolika dalam infrastrukturPenerapan hidrolika dalam infrastrukturPenerapan hidrolika dalam infrastruktur1. Pemodelan hidrolika dalam perencanaan infrastruktur2. Model hidrologi (du flow, hec ras, epa net (jaringan pipa))3. Pereancanaan jaringan pipa

  • DasarDasarDasarDasar----dasar Aliran dasar Aliran dasar Aliran dasar Aliran

    FluidaFluidaFluidaFluida

    2

    FluidaFluidaFluidaFluida

  • 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

    kecepatan tetap terhadap waktu dv/dt=0. tapi bisa berubah pada titik-

    3

    kecepatan tetap terhadap waktu dv/dt=0. tapi bisa berubah pada titik-

    titik yang berbeda atau jarak berbeda.

    Aliran tidak mantap (tidak tunak, unsteady), terjadi bila keadaan-

    keadaan disembarang titik dalam fluida berubah bersama waktu,

    dv/dt0.

    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

  • 4

    F(s)

  • 1. Aliran laminarAliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan lapisan, atau

    lamina lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar .

    Dalam aliran laminar ini kekentalan (viskositas) berfungsi untuk

    meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan.

    Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton

    2. Aliran turbulenAliran dimana pergerakan dari partikel partikel fluida sangat

    tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran

    partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum

    5

    partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum

    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 transisiAliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar

    ke aliran turbulen.

  • 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

  • HukumHukum--hukumhukum fisikafisika dasardasar daridari mekanikamekanika

    fluidafluida1.1.AliranAliran sembarangsembarang adalahadalah sebagaisebagai perubahanperubahan

    gerakgerak fluidafluida yangyang didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai

    geometrigeometri,, syaratsyarat--syaratsyarat,, dandan hukumhukum mekanikamekanika..

    2.2.PendekatanPendekatan--pendekatanpendekatan yangyang seringsering didi gunakangunakan

    sebagaisebagai analisisanalisis aliranaliran sembarangsembarang adalahadalah

    7

    sebagaisebagai analisisanalisis aliranaliran sembarangsembarang adalahadalah

    volumevolume kendalikendali (integral,(integral, skalaskala besarbesar),),

    analisaanalisa defferensialdefferensial ((diferensialdiferensial,, skalaskala

    kecilkecil),), analisisanalisis eksperimentaleksperimental ((analisisanalisis

    dimensionaldimensional))

  • Volume Kendali vs Sistem Volume kendali: daerah batasan yang dipilih dengan hati hati, dengan batas-batas

    terbuka dimana massa, momentum, dan energi dapat keluar masuk

    Semua hukum mekanika ditulis untuk suatu sistem yaitu sembarang massa dengan identitas

    tertentu dan ada batasnya.

    Ke empat Hukum mekanika menyatakan apa yang terjadi pada sistem

    1. Sistem adalah sejumlah massa tertentu (m) kekal tak berubah (khukum

    kekekalan massa)

    2. Bila dalam sistem bekerja gaya, maka sistem akan dipercepat

    ( )ddv ===

    0=

    =

    dt

    dm

    tetapmsistem

    8

    3. Bila dalam sistem bekerja moment terhadap pusat massa maka akan terjadi

    efek putaran.

    4. Bila kalor dQ diberikan pada sistem atau ada perubahan usaha (dw), maka

    energi sistem berubah

    ( )mdt

    d

    dt

    dvmmaF ===

    ( )xx dtd

    Idt

    dHM ==

    dt

    dE

    dt

    dW

    dt

    dQ

    dEdWdQ

    =

    =

  • Keempat hukum tersebut diatas dijabarkan

    dalam bentuk yang sesuai dengan volume

    kendali1. Hukum kekekalan massa2. Kekekalan momentum linier3. Kekekalan momentum sudut4. 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

    10

    Permukaan kendali memotong

    semburan yang meninggalkan

    mulut nosel, memotong baut-

    baut dan fluida dalam nosel.

    Volume kendali mengungkapkan

    tegangantegangan pada baut-

    baut

    Volume kendali yang bergerak

    sehingga volume kendali tersebut

    bergerak mengikuti gerakan

    kapal dengan kecepatan V,

    volume kendali tetap tapi gerak

    nisbi(relatif) air dan kapal harus

    diperhitungkan.

  • Volume kendali satu dimensiV=Vx, sistem 2 pada saat ttertentu, pada saat t+dsistem 2 sudah mulai keluar( AbVbdt) dan dari ujungsistem 1 (AaVadt) sudahmulai masuk.

    B adalah besaransembarang (energi,momentum, gaya, dsb) dan=dB/dm. maka besar Bdalam volume kendali

    Volume Kendali Satu Dimensi

    11

    dalam volume kendalitersebut adalah:

    Nilai B tergantung massa

    = VKVK dVB

    dm

    dB=

  • Transformasi Reynolds (Pengalihan suatu analisis sistem ke analisis volume kendali dengan mengubah matematika agar berlaku bagi

    suatu daerah tertentu bukan masing masing massa)

    menghubungkan laju perubahan sistem dengan integral volume

    dan integral muka volume kendala, tetapi masih dalam kaitannya dengan hukum dasar mekanika. Peubah B berturut turut menjadi

    massa, momentum linier, momentum sudut, dan energi.

    Untuk kekekalan massa B=m, dan =dB/dm=1, maka:

    Kekekalan Massa

    +

    == r dAnVd

    ddm).(0 Integral hukum kekekalan massa

    untuk volume kendali yang berubah

    . dv= volume, dA= luas, PK= permukaan kendali, VK =volume kendali,

    = massa jenis, V= kecepatan,

    V.n = vektor satuan normal masuk-keluar.

    12

    +

    ==

    PK

    rVKsist

    dAnVddtdt

    ).(0 untuk volume kendali yang berubah

    Integral hukum kekekalan massa

    untuk volume kendali yang tetap +

    ==

    PK rVK

    sist

    dAnVdtdt

    dm).(0

    ( ) ( ) 0=+

    masiiiikeliiiiVK VAVAdt

    volume kendali dengan sejumlah

    lubang masuk dan keluar satu

    dimensi

    0).( =PK dAnVBila aliran dalam volume kendali tunak (steady) /t=0

  • keluariiii

    masukiiii

    VAVA )()( =Dalam aliran tunak, aliran massa yang memasuki dan

    meningalkan sistem harus

    setimbang AVm =&

    keluarii

    masukii

    mm )()( && =Aliran massa yang melalui

    penampang satu demensi, dengan

    satuan kilogram per-sekon

    13

  • Persamaan Kontinuitas

    Satu dimensiPersamaan kontinuitas lahir dari prinsip-prinsip kekekalan

    massa. Untuk aliran tunak (steady), massa fluida yang melalui

    semua bagian dalam arus fluida persatuan waktu adalah

    sama.

    tetapVAVA == 222111 beratsatuantetapVAgVAg ,22221111 ==

    14

    Untuk fluida-fluida tak kompresibel 1=2, persamaan menjadi

    det/, 32211 mtetapVAVAQ ===

    Dimana A1 dan V1 adalah masing masing luas penampang

    dan kecepatan rata-rata

Search related