Pintu sorong

Koefisien debitnya tidak perlu dicari di tabel: ia turun seluruhnya dari satu koefisien kontraksi. Dan gaya pada daun pintunya bukan tekanan hidrostatis, melainkan selisih momentum.

simulasiPintu sorong berbibir tajam — aliran bebas dan aliran tenggelam

satuanSI (m, m³/s)

a/y₁0,167

Cd0,582

Q8,93 m³/s

F29,0 kN/m

lembarHS-03rev A

masukan

Sim	Besaran	Nilai
y₁	Kedalaman hulu	3,0m
a	Bukaan pintu	0,50m
b	Lebar saluran	4,0m
y₃	Kedalaman hilir	0,80m
Cc	Koefisien kontraksi	0,611

kondisi contoh

hasil

8,93 m³/sLoncatan terdorong ke hilir

Muka air hilir masih di bawah kedalaman lawan loncatan, jadi loncatannya tidak dapat berdiri tepat di hilir pintu. Ia terdorong ke hilir sampai gesekan dasar menaikkan kedalaman alirannya cukup untuk mengimbangi, dan jaraknya bergantung pada kemiringan serta kekasaran saluran di hilir, yang tidak dihitung lembar ini. Letak loncatan pada gambar karena itu hanya menyatakan bahwa ia ada di suatu tempat di hilir, bukan bahwa ia ada di titik itu. Yang penting bagi rancangan: lantai olakan harus cukup panjang untuk memuat loncatan di tempat terjauhnya, bukan di tempat terdekatnya.

Sim	Besaran terhitung	Nilai
Q	Debit	8,932m³/s
Cd	Koefisien debit	0,5821
y₂	Kedalaman di vena contracta	0,3055m
y₂′	Kedalaman lawan loncatan	1,6777m
Fr₂	Bilangan Froude di vena contracta	4,222
F	Gaya mendatar pada daun pintu	29,029kN/m
Ftot	Gaya pada seluruh lebar pintu	116,12kN

yang perlu diperhatikan

Tekanan hidrostatis pada bidang daun pintu saja akan memberi 30,7 kN tiap meter lebar, berbanding 29,0 kN dari momentum: 6 persen lebih besar. Selisih itu adalah momentum yang dibawa pergi aliran di bawah pintu, dan batang pengangkat yang diukur dari tekanan saja memikul kelebihan itu tanpa perlu. Naikkan muka air hilirnya melewati kedalaman lawan loncatan, lalu perhatikan debit dan gayanya turun bersama-sama.

verifikasi

6 dari 6 pemeriksaan lolos

Nilai acuan berasal dari luar aplikasi ini. Kolom hitungan dievaluasi saat halaman digambar, jadi tabel ini ikut berubah bila modelnya berubah.

Yang diperiksa	Jenis	Acuan	Nilai acuan	Hitungan	Selisih
Kedalaman di vena contracta sama dengan Cc dikali bukaan	Sifat matematis	Definisi koefisien kontraksi	0,305508m	0,305508m	nol
Koefisien debit sesuai bentuk tertutupnya	Konsistensi silang	Cd = Cc / sqrt(1 + Cc a / y1), diturunkan dari persamaan energi	0,582095	0,582095	nol
Bukaan yang sangat kecil membuat koefisien debit mendekati Cc	Sifat matematis	Batas bentuk tertutupnya ketika a menuju nol	0,61101547	0,61101528	< 0,0001%
Aliran di vena contracta selalu superkritis	Sifat matematis	Sifat yang harus berlaku di bawah pintu sorong	1	1	nol
Muka air hilir yang naik menurunkan debit dan gaya pintu	Perilaku	Perilaku yang harus berlaku pada pintu yang tenggelam	1	1	nol
Bukaan yang melebihi kedalaman hulu ditandai, bukan dihitung	Perilaku	Sifat yang harus berlaku: tidak ada pintu yang tercelup	1	1	nol

Seluruh pemeriksaan ini juga tersedia sebagai berkas uji yang dapat dijalankan sendiri dengan perintah npm test.

dasar perhitungan

Q = Cd b a √(2 g y₁)Cd =Cc√(1 + Cc a / y₁)

F = M₁ − M₂M =ρ g y²2+ρ q²y

tenggelam bila y₃ melebihi kedalaman lawan loncatan dari vena contracta

Koefisien debit pintu sorong sering disajikan sebagai angka yang harus dicari di tabel, padahal ia dapat diturunkan seluruhnya dari satu besaran saja, yaitu koefisien kontraksi. Persamaan energi antara hulu dan vena contracta memberi Cd sama dengan Cc dibagi akar dari satu ditambah Cc a per y1, dan bentuk itu otomatis mengecil ketika bukaan mendekati kedalaman hulu. Tidak ada tabel yang perlu dihafal. Yang perlu diperhatikan, gaya pada daun pintu bukan sekadar tekanan hidrostatis pada bidang daunnya. Air yang dipercepat lewat bawah pintu membawa momentum, dan momentum itu mengurangi gaya yang harus ditahan batang pengangkatnya. Selisihnya tidak kecil: pada bukaan kecil di saluran dalam, tekanan hidrostatis saja dapat melebihi gaya sesungguhnya beberapa puluh persen. Menghitungnya dari momentum, bukan dari tekanan, adalah perbedaan antara batang yang kelebihan ukuran dan batang yang pas.

rujukan

01Henderson, F.M. (1966). Open Channel Flow. Macmillan, Bab 6.
02Rajaratnam, N. & Subramanya, K. (1967). Flow equation for the sluice gate. Journal of the Irrigation and Drainage Division, ASCE, vol. 93.
03USBR (1974). Design of Small Canal Structures, bab bangunan pengatur.
04Swamee, P.K. (1992). Sluice-gate discharge equations. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, vol. 118.