Design of Tidal Basin Using Automatically Controlled Manifold System

분기관의 자동제어를 통한 조석수조의 설계

The manifold designates a pipe system discharging or absorbing water through multiple holes installed along the finite length of the pipe. The proper design of the manifold requires the pre-analysis of the hydraulic characteristics such as system head and flow rate. head loss and hole discharges, etc. On the contrary to the general pipe systems. the head loss along the pipe is hardly quantified in an explicit way since it is complicately varied by the size and arrangement of the holes. In the present study, both energy and continuity equations are employed to analyze the hydraulic characteristics, constituting nonlinear simultaneous equations which are solved by Newton method. In addition, a hydraulic experiment utilizing the manifold system equipped with an automatically controlled valve is performed to reproduce model tide. The result shows that the manifold system can be effectively used in a tidal basin where water flow should be maintained uniformly over the basin width.

실험실 수조에서 조석 및 조류를 발생시키기 위해서는 수조내에 흐름의 분출부와 흡입부를 적절히 설치해야 한다. 분기관은 관수로 측면에 설치된 다수의 구멍을 통하여 관내ㆍ외 압력차에 의해 물을 분출 또는 흡입하는 장치이다. 수조 폭에 따라 균등한 단위폭당 유량을 발생시키기 위해서는 각 구멍의 크기를 적절히 결정해야 하며 이를 위해서는 공급류량, 공급수두, 수두손실, 구멍에서의 분출 및 흡입류량 등의 수리특성을 파악하여야 한다. 본 연구에서는 에너지 방정식과 연속방정식으로부터 비롯되는 비선형 연립방정식을 구성하고 Newton 해법을 적용하여 분출 및 흡입분기관의 수리특성을 파악하였다. 아울러, 자동제어 밸브가 부착된 분기관이 수조폭에 걸쳐 일정한 유량을 유지해야하는 조석수조에 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.