Upload
vobao
View
260
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
1
Mekanika Fluida IIMekanika Fluida II
Karakteristik Saluran dan Hukum Dasar Hidrolika
2Mekanika Fluida II - TL ITB
Geometri Saluran
1.Kedalaman (y) - depth2.Ketinggian di atas datum (z) - stage3.Luas penampang A (area – cross section area)4.Keliling basah (P) – wetted perimeter5.Lebar permukaan (B) – surface perimeter6.Jari-jari hidrolis – (A/P) – rasio luas terhadap keliling basah7.Rata-rata kedalaman hidrolis (D) – rasio luas terhadap lebar permukaan8.Kemiringan saluran (S
0)
9.Faktor Penampang (AD0.5) – digunakan untuk perhitungan sifat kritis aliran
3Mekanika Fluida II - TL ITB
Geometri Saluran
4Mekanika Fluida II - TL ITB
Distribusi kecepatan
Distribusi kecepatan aliran. Bergantung banyak faktor antara lain : Bentuk saluran, Kekasaran dinding saluran, Debit aliran
Kecepatan minimum terjadi di dekat dinding batas, membesar dengan jarakmenuju permukaanPada saluran dengan lebar 5-10 kali kedalaman,distribusi kecepatan disekitar bagian tengah saluran adalah sama.
Dalam praktek saluran dianggap sangat lebar bila lebar > 10 x kedalaman
2,52,01.0
2,52,0 1.02,5
2,01.0
5Mekanika Fluida II - TL ITB
Pengukuran Kecepatan Aliran
• Menggunakan current meter– Baling-baling yang berputar karena adanya aliran– Menggunakan hubungan antara kecepatan sudut dan
kecepatan aliran• Semakin banyak titik pengukuran semakin baik• Untuk keperluan praktis kecepatan rata-rata diukur
– pada 0,6 kali kedalaman dari muka air– rerata kecepatan pada 0,2 dan 0,8 kali kedalaman– 0,8 - 0,95 kecepatan di permukaan (biasa diambil 0,85)– Kecepatan maksimum terjadi pada antara 0,75 - 0,95
kali kedalaman
6Mekanika Fluida II - TL ITB
Refresh : Energy Line (1)
7Mekanika Fluida II - TL ITB
Refresh : Energy Line (2)
Persamaan Bernoulli:H 1=Z 1h1
v12
2g; H 2=Z 2h2
v22
2g
8Mekanika Fluida II - TL ITB
Review Efek Coriolis
Efek Coriolis : Efek angular terhadap setiap energi yang bekerja pada pengaliran fluida.
Memiliki sifat percepatan, sehingga akan memperbesar secara auxiliary terhadap komponen energi kinetik dan momentum pergerakan fluida.
H=Zh v2
2g F m=Qvg
α = koefisien Coriolisβ = koefisien Boussinesqρ= massa jenis (kg/m3)Q=diameter hidrolis (m3/dt)v = kecepatan aliran (m/dt)g = percepatan gravitasi (m/dt2)
9Mekanika Fluida II - TL ITB
Review Efek Coriolis
Efek coriolis sangat tergantung pada sifat prismatik saluran.
Makin kecil dimensi saluran maka efeknya membesar.
Untuk aliran seragam dan dalam saluran lurus akan dianggap 1.
Makin membesar pada saluran gabungan dengan dimensi non prismatis
α = 1.03 - 1.36β = 1.01 - 1.12
10Mekanika Fluida II - TL ITB
Estimasi α dan β (View)
11Mekanika Fluida II - TL ITB
Estimasi α dan β
Secara Numerik
=∑ v3AV 3 A
=132−23
α = koefisien Coriolisβ = koefisien Boussinesqv = kecepatan aliran pada dAV = kecepatan rata-ratavmax = kecepatan maksimum
=∑ v2 AV 2 A
Secara Analitik (O'Brien & Johnson)
=12 =vmaxV−1
12Mekanika Fluida II - TL ITB
Hukum kekekalan massa
Untuk suatu waktu interval δt
Dengan ρ adalah densitas fluida dan Q volume laju aliran maka massa aliran
Dengan µ u adalah kecepatan rata-rata dan A luas penampang
Maka persamaan kontinuitas dapat diturunkan sebagai berikut
13Mekanika Fluida II - TL ITB
Hukum kekekalan energi (1)
Untuk suatu waktu interval δt pada suatu panjang acuan LDengan p1 adalah tekanan yang bekerja pada muka aliran 1
Energi kinetik
Energi potensial di titik ketinggian z
Total energi
Total energi per unit berat di titik 1
14Mekanika Fluida II - TL ITB
Hukum kekekalan energi (2)
Total energi per unit berat di titik 2
Jika tidak ada energi yang dimasukkan dan energi masuk= energi keluar dan fluida incompressible
Diperoleh pesamaan Bernoulli
Catatan: tidak ada friksi dalam aliran
15Mekanika Fluida II - TL ITB
Hukum kekekalan momentum
Untuk suatu waktu interval δt pada suatu panjang acuan L
Integrasi untuk seluruh volume akan menghasilkan gaya yang bekerja untuk arah x
Hukum kedua Newton
16Mekanika Fluida II - TL ITB
Energi Spesifik
Energi spesifik : besarnya energi aliran pada setiap satuan massa pada suatu penampang.
Berkaitan dengan penilaian sifat kritis aliran
H=Zh v2
2g
Es=h v2
2g
17Mekanika Fluida II - TL ITB
Fenomena perubahan sifat kritis
18Mekanika Fluida II - TL ITB
Questions?