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학술저널
저자정보
이승규 (강릉원주대학교 토목공학과) 백중철 (강릉원주대학교 토목공학과)
저널정보
한국수자원학회 한국수자원학회논문집 한국수자원학회논문집 제50권 제2호
발행연도
2017.1
수록면
89 - 97 (9page)

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만곡수로에서의 흐름 구조는 나선형 운동을 갖는 이차 재순환 흐름 그리고 만곡부 측벽으로부터 발생하는 흐름분리로 인한 전단층 등으로 복잡하다. 이 연구에서는 3개의 통계학적 난류모형($k-{\varepsilon}$, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST) 그리고 자유수면 변동 해석을 위한 VOF 기법을 적용한 비정상 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 계산을 수행하여 고진폭 만곡수로인 키노시타(Kinoshita) 수로에서의 이차류와 편수위를 해석하였다. 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 구한 해석결과를 기존 수리실험 자료와 비교하여 각 난류모형의 적용성을 평가하였다. 비정상 RANS 계산에서 적용한 3개의 통계학적 난류모형의 해석 결과를 분석해 보면 키노시타 수로에서 발생하는 만곡부 편수위는 3개 모형 모두 유사하게 모의하는 한편, 전반적인 이차류 분포는 $k-{\omega}$ SST상대적으로 잘 모의하는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 만곡부 흐름에 영향을 미쳐 국부적으로 발생한 이차류와 이전의 만곡부 중앙 수면 부근에서 발생하는 한 쌍의 이차 와류가 존재하는 현상을 관측하였으며, $k-{\omega}$ SST 난류모형은 이러한 복잡한 와류 변화를 양호하게 모의했다. $k-{\varepsilon}$ 모형을 기반으로 개발된 두 모형으로 모의한 결과에서는 실험에서 관측된 중앙 만곡부에 존재하는 두 개의 이차류 중, 시계방향 와류가 재현되지 않는다. VOF기법을 이용해서 계산한 만곡부에서의 편수위 해석결과는 적용한 모든 난류모형에 대해서 전반적으로 실험값을 양호하게 재현하는 것으로 나타났다.
#만곡수로 #이차류 #편수위 #난류모형 #비정상 RANS계산

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Jorge D. Abad / 2009 / Experiments in a high-amplitude Kinoshita meandering channel: 1. Implications of bend orientation on mean and turbulent flow structure / Water Resources Research 45(2):W02401 Crossref Blanckaert, K. / 2004 / Momentum transport in sharp open channel bends / Journal of Hydraulic Engineering 130(3):186~198 google schola Blanckaert, K. / 2004 / Secondary flow in sharp open-channel bends / Journal of Fluid Mechanics 498:353~380 google schola Chang, H. H. / 1988 / Cause of river meandering / International Conference River Regime :83~93 google schola da Silva, A. M. F / 1999 / Friction factor of meandering flows / Journal of Hydraulic Engineering 125(7):779~783 google schola

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