Aliran superkritis: Perbedaan antara revisi

[[File:Hydraulic jump in sink.jpg|thumb|Aliran air yang keluar dari keran dan turun ke bak berbahan metal adalah aliran superkritis. Aliran ini diikuti bersama-sama dengan sebuah [[lompatan hidraulik]] dan aliran subkritis]]'''Aliran superkritis''' adalah salah satu klasifikasi [[Aliran fluida|aliran]] pada saluran terbuka yang kedalamannya kurang dari kedalaman kritis.<ref>{{Cite web|year=2022|title=Iowa Statewide Urban Design and Specifications|url=https://intrans.iastate.edu/app/uploads/sites/15/2020/03/2F-2.pdf|website=Iowa State University, Institute for Transportation|publisher=Iowa State University|access-date=2022-06-06}}</ref> Hal ini disebabkan oleh kemiringan saluran yang lebih tinggi daripada kemiringan kritisnya. <ref>{{Cite book|last=Chow|first=Ven Te|date=1959|url=https://books.google.co.id/books/about/Open_channel_Hydraulics.html?id=JG9_PwAACAAJ&redir_esc=y|title=Open-Channel Hydraulics|location=United States of America|publisher=McGraw-Hill|isbn=9780070859067|pages=63|url-status=live}}</ref> Aliran superkritis juga dapat didefinisikan sebagai aliran yang kecepatan alirannya lebih dari kecepatan gelombang permukaan elementernya. Gelombang permukaan elementer adalah gelombang yang muncul akibat sebutir batu yang dijatuhkan ke air yang dangkal.<ref>{{Cite book|last=Suhendra|first=|date=2019|url=https://www.google.co.id/books/edition/Konsep_Dasar_dan_Aplikasi_Mekanika_Fluid/g7CgDwAAQBAJ?hl=id&gbpv=0|title=Konsep Dasar dan Aplikasi Mekanika Fluida Bidang Teknik Mesin|location=Ponorogo|publisher=Uwais Inspirasi Indonesia|isbn=9786232270756|pages=66|url-status=live}}</ref>

Aliran superkritis, bersama dengan aliran kritis dan aliran subkritis, bermanfaat untuk mendeskripsikan profil suatu aliran pada saluran terbuka untuk keperluan perencanaan [[irigasi]] dan [[drainase]].

== Representasi dalam Persamaanpersamaan ==

Suatu aliran dapat dikatakan sebagai aliran superkritis ketika [[bilangan Froude]] aliran tersebut lebih dari satu. Persamaan bilangan Froude merupakan penurunan dari persamaan energi spesifik. Energi spesifik dalam suatu penampang saluran adalah tinggi energi (energi per berat satuan air) pada sembarang penampang saluran yang diukur dari dasar saluran tersebut. Untuk saluran dengan kemiringan kecil dan koefisien koriolis (<math>\alpha</math>) = 1, energi spesifiknya adalah:<ref name=":1">{{Cite book|last=Chow|first=Ven Te|date=1959|url=https://books.google.co.id/books/about/Open_channel_Hydraulics.html?id=JG9_PwAACAAJ&redir_esc=y|title=Open-Channel Hydraulics|location=United States of America|publisher=McGraw-Hill|isbn=9780070859067|pages=42—43|url-status=live}}</ref>

<math>E=y+{V^2 \over 2g}</math> dengan,

Karena <math>V=Q/A</math> (persamaan debit aliran), persamaan di atas menjadi:

<center><math>E=y+{Q^2 \over 2gA^2}</math></center>

Aliran kritis adalah kondisi aliran saat energi spesifiknya dalam kondisi minimum untuk suatu [[Debit (hidrologi)|debit]] tertentu.<ref name=":1" /> Hal ini dapat dicapai dengan mendiferensiasikan persamaan di atas terhadap kedalaman:, yakni yang bisa dirumuskan dengan rumusan sebagai berikut.

<center><math>{dE \over dy}=1-{Q^2 \over gA^2}{dA \over dy}=1-{V^2 \over gA}{dA \over dy}</math></center>

<center><math>{dE \over dy}=1-{V^2 \over gA}{dA \over dy}=0</math></center>

<center><math>\equiv{V^2 \over gA}{dA \over dy}=1</math></center>

<center><math>{V^2T \over gA}=1</math></center>

<center><math>\equiv{V^2 \over gD}=1</math></center>

Persamaan di atas dikenal dengan sebutan [[bilangan Froude]] untuk aliran kritis.<ref name=":1" /> Untuk aliran lainnya, bilangan Froude dirumuskan sebagai:

<center><math>Fr={V^2 \over gD}</math></center>

* Aliran kritis terjadi ketika <math>Fr=1</math>;

* Aliran superkritis terjadi ketika <math>Fr>1</math>;