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한국지반공학회 한국지반공학회논문집 한국지반공학회논문집 제33권 제2호
발행연도
2017.2
수록면
35 - 47 (13page)

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지반의 열적 거동은 대부분 열전도에 국한되어 연구가 진행되었으며, 자연대류 현상에 대한 연구는 매우 미비한 실정이다. 지반의 온도증가는 간극수의 밀도변화에 따른 부력을 유발하여 자연대류를 발생시키게 된다. 유체역학 관점에서 다공질 재료내의 자연대류 해석의 제약조건에 대하여 논의하고, 거시적 관점에서 완전 결합된 열-수리-역학적인 지배방정식을 이용한 대류현상에 대한 수치해석 기법을 제시하였다. 실내 열전도도 측정을 위한 탐침기 실험에 대한 수치실험은 자연대류를 무시하고 평가된 열전도도의 불확실성에 대하여 논의하고, 모델식과의 오류를 최소화하기 위한 적정한 실험조건을 제시하였다. 해저 전력선의 매설은 해저면 0.2m 깊이에서의 온도상승을 2°C로 제한하고 있으나, 투수성이 큰 지반재료에 대한 수치해석결과는 기준온도를 초과하는 것으로 나타났다. 해저면의 온도와 열-수리-역학적 물성은 전력선의 매설설계에 중요한 설계인자이며 자연대류의 영향을 고려하여야 한다. 특히, 큰 투수성을 갖는 지반내에 열원이 존재하는 경우, 간극수의 밀도변화에 따른 자연대류가 중요한 열전달의 인자가 되므로 이를 고려한 해석을 수행하여야 한다.
#Thermal probe #THM simulation #Submarine power cable #Natural convection

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Anderson, K. / 2014 / Numerical Simulation of 3-D Free Convection in Porous Media due to Combined Surface Forced Convection and Internal Heat Generation / 5th International conference on porous media and their applications in science, engineering and industry google schola Ardelean, M. / 2015 / HVDC submarine power cables in the world: State-of-the-art knowledge google schola Auriault, J. L. / 2009 / On the Domain of Validity of Brinkman’s Equation / Transp. Porous Media 79:215~223 google schola Bear, J. / 1990 / Introduction to modeling of transport phenomena in porous media / Kluwer Academic Publishers :553 google schola Bear, J. / 1972 / Dynamics of Fluids in Porous Media / American Elsevier Publishing Company, Inc :764 google schola

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