4 aliran kritis

25 Pages·2010·0.32 MB·Indonesian

Tujuan Pembelajaran Umum
(cid:132)
Setelah membaca dan mempelajari modul ini
mahasiswa memahami kriteria dan penerapan
konsep aliran kritis pada aliran saluran terbuka.
Tujuan Pembelajaran Khusus
(cid:132)
Setelah mempelajari modul ini dan mengerjakan
soal latihan mahasiswa mampu menjelaskan
kriteria dan penggunaan konsep aliran kritis
serta mampu menghitung kedalaman kritis dan
menggunakannya untuk penentuan debit dari
suatu aliran.
Dari prinsip energi dan prinsip momentum yang
telah dijelaskan di dalam sub-bab sebelumnya
dapat disimpulkan beberapa kriteria aliran kritis
sebagai berikut :
(1) Angka Froude (F ) = 1 (2.37)
R
(2) Pada saluran dengan kemiringan kecil (θ
kecil) dan koefisien pembagian
kecepatan (α) = 1 kecepatan aliran sama
dengan kecepatan rambat
gelombang
dalam persamaan dinyatakan sebagai berikut :
V = g D = c
(2.38)
dimana :
V = kecepatan rata–rata aliran (m/det)
D = kedalaman hidrolik (m)
g = gaya gravitasi (m/det2)
c = kecepatan rambat gelombang
(celerity) dalam (m/det)
(3) Tinggi kecepatan sama dengan setengah
dari kedalaman hidrolik dalam persamaan
dinyatakan sebagai berikut : V 2 D
(2.39)
=
2g 2
dimana :
V= kecepatan rata–rata aliran(m/det)
g = gaya gravitasi (m/det2)
D = kedalaman hidrolik (m)
(4) Untuk debit tertentu energi spesifiknya minimum,
dalam persamaan dinyatakan sebagai berikut :
dE
= 0
(2.40)
dh
(5) Untuk debit tertentu gaya spesifiknya
minimum, dalam persamaan dinyatakan
sebagai berikut :
dF
(2.41)
= 0
dh
(6) Untuk suatu energi spesifik minimum debit
aliran maksimum
(1) Penampang kritis adalah suatu
penampang dari saluran dimana
alirannya adalah aliran kritis. Hal
ini dapat ditunjukkan dengan
gambar sebagai berikut :
y
E
Penampang kritis ΔE
E
Permukaan min
air teoritis
P
C
Permukaan
h
air aktual c h
0
0 E
Gambar 2.30. Air terjun diinterpertasikan dari
kurva enegi spesifik
(2) Aliran Kritis
Apabila kondisi aliran kritis terjadi di
sepanjang saluran maka aliran
dinamakan aliran kritis.
Apabila aliran kritis terjadi si
sepanjang saluran prismatis maka
untuk debit tetap, kedalaman kritis di
setiap penampang di sepanjang
saluran adalah sama besar.
Kemudian karena, kedalaman aliran
sama di sepanjang aliran maka aliran juga
merupakan aliran seragam.
1
2
h = h
1 c
h = h
2 c
i = i
0 c
Gambar 2.31. Sket definisi aliran kritis
Aliran kritis atau mendekati kritis tidak stabil (permu
kaan airnya tidak stabil/berombak).
(3) Kemiringan kritis
Dalam hal aliran kritis dan seragam kemiringan
dasar sedemikian sehingga membuat
kedalaman aliran sama dengan kedalaman
kritis. Kemiringan tersebut dinamakan
kemiringan kritis i (lihat Gb. 2.31). Kemiringan
c
ini disebut juga kemiringan batas, karena
kemiringan lebih landai daripada ic membuat
aliran lebih lambat daripada aliran kritis yang
disebut aliran subkritis. Kemiringan yang lebih
kecil dari pada kemiringan kritis disebut
kemiringan landai (mild slope). Sebaliknya,
kemiringan lebih besar dari pada kemiringan kritis
disebut kemiringan curam (steep slope), yang
membuat aliran menjadi aliran superkritis.
Perhitungan untuk mencari
kedalaman kritis (hc) dapat
dilakukan dengan beberapa cara.
Cara - cara yang banyak
digunakan adalah :
(A) Cara Aljabar
Cara ini biasanya digunakan
untuk penampang saluran
sederhana seperti penampang–
penampang yang telah dijelaskan
sebelumnya.