Water Transmissibility of the Flow Conduit Located Under Standing Waves

중복파압(重複波壓)에 의한 수로(水路)의 투수성(透水性)

For a vertical wall with standing waves on its front face, the unsteady flow in a flow conduit installed through the wall is analyzed. A nonlinear standing wave theory making use of Fourier expansion is applied, and the results are verified by a hydraulic experiment. It is found that the nonlinear theory better predicts the behavior of the flow compared to its linear counterpart. The investigation of the water transmissibility through the conduit shows that the variation of the flow rate becomes larger as the standing wave height and period increase and as the length of conduit decreases. The relationship is presented by a nondimensional equation. The net flow gain per one wave period, which is directly related to water exchanging capability of the conduit, appears to be negative in both theory and experiment when the conduit is located near the bottom. The maximal flow gain occurs in the conduit whose mouth is located at the still water level. In addition, it is shown that the longer wave period and the shorter conduit length are more effective in the water exchanging performance.

직립벽(直立壁) 전면(前面)에 중복파(重複波)가 작용할 때 직립벽에 설치된 수로(水路)에 발생하는 비정상류(非定常流) 흐름을 Fourier 전개기법의 비선형(非線形) 중복파 이론을 적용하여 해석하였으며 그 결과를 수리실험(水理實驗)을 통하여 검증하였다. 전반적으로 비선형이론은 선형이론(線形理論)과 비교하여 수로(水路)내의 유량변화를 더 잘 예측함을 확인하였다. 투수성(透水性)의 분석결과 수로내 유량변화의 폭은 파고(波高), 주기(週期)가 클수록, 수로연장(水路延長)이 짧을수록 커짐을 확인하였으며 이들간의 상관관계를 명확히 파악하기 위한 무차원(無次元) 관계식을 제시하였다. 수로의 해수교환기능(海水交換機能)과 직접 관련이 있는 일주기당(一週期當) 평균수량(平均水量)은 수로가 수면하(水面下) 바닥 근처에서는 음방향(陰方向)의 값이 나타날 수 있음을 이론과 실험을 통하여 확인하였고, 최대(最大) 수량(水量)은 입구(入口)가 정수면(靜水面)에 위치하는 수로에서 발생함을 보였다. 아울러, 중복파의 주기가 길수록 그리고 수로의 연장이 짧을수록 해수교환 효과면에서 유리함을 확인하였다.