Abstract
In the present paper, Helmholtz resonator, which is widely used as a sound-amplification device, is applied to the development of seawater-exchanging breakwater. The incident waves can induce a large response in the resonator when incident wave frequency is close to one of natural modes of the resonator. Largely amplified potential energy due to the resonance supplies clean seawater into the harbor side throughout the channel. Flow supplied by the resonator circulates the seawater of harbor and helps to improve water quality. Within the framework of linear potential theory, matched asymptotic expansion method is employed to analyze the wave responses in a resonator. The semi-circular shape of the resonator has been chosen as an analytic model for mathematical simplicity. The wave responses of both single and arrays of Helmholtz resonator are investi¬gated. To validate an analytic solution, model test is conducted at 2-dimensional wave tanle Wave hcights in the resonator and velocity at the channel are measured for the state of valve-on and valve-off.
본 논문에서는 음향 증폭장치로 널리 사용되고 있는 헤름홀츠 공명장치의 원리를 해수교환 방파제에 적용한 문제를 다뤘다. 입사파의 주파수와 공명구조물의 고유주파수가 일치되면, 공진현상으로 입사파는 공명구조물 내에서 크게 증폭된다. 공진현상으로 크게 증폭된 위치에너지는 외해로부터 들어온 공명구조물내의 깨끗한 해수를 도수로를 통하여 항만내로 공급한다. 공급된 해수는 항내의 오염된 해수를 희석·순환시켜 항내 수질개선에 도움을 준다. 선형포텐셜 이론을 가지고 공명구조물내의 파도응답을 정합점근전개법을 사용하여 해석하였다. 해석모델로 수학적 표현이 가능한 반원형 공명구조물을 채택하였다. 공명구조물이 1개가 있는 경우와 여러개가 일정한 간격을 가지고 배열된 경우를 함께 살펴보았다. 해석해의 타당성을 검증하기 위하여 2차원 수조에서 모형실험을 수행하였다. 도수로가 열린 상태가 닫힌 상태에서 공명구조물내의 파고분포와 도수로에서의 유속을 측정하였다.
