강성수리 모델에 의한 파이프라인계의 서어징 해석

Analysis of in Pipeline Systems Using Rigid Water Colum Model

개방식과수로는 낮은 압력으로 다량의 용수를 수송할 수 있는 장점을 갖고 있으나 유량변동에 의한 서어징현상이 현저한 것이 단점이다. 관로내의 흐름을 안정시키기 위해서는 이 서어징의 특성이 규명되어 대규모의 서어징에 대한 대책이 강구되어야 할 것이다. 개방식관수로계의 서어징을 강성수주이론으로 계산하기 위하여 운동방정식 연속방정식가 스탠드 수조의 중간벽에 설치된 언의 월유공식등을 조합한 기초방정식이 유도되었다. 본 연구의 수치해석 모델은 가장 일반적인 4차의 Runge-Kutter 방법을 사용하였으며, 이 모델의 정당성과 프로그램의 유통성을 검증하기 위하여 수리모형실험치와 수치해석치가 비교되었다. 그 결과 관로에 공기의 혼입이 없는 경우에는 실험치와 해석치가 실용상의 지장이 없는 정도로 잘 일치되었지만, 공기의 혼입이 발생되는 경우에는 실험치가 해석치에 비해 약간 크게 나타나서 이 경우에도 서러징의 해석이 가능한 새로운 모델의 개발이 필요한 것으로 생각된다. 또한 본 강성수주 모델을 이용하여 현재 서어징 문제로 곤란을 받고 있는 일본 자하연 비파호 부근의 용수간선을 대상으로 그 서어징의 특성과 개선방법을 경계한 결과 개설 개방식관수로계의 스탠드 중 매3개소 스탠드마다 1개소 스탠드의 하류측 수조 수면적 확장하는 것이 타당성이 있는 것으로 해석되었다.