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논문 상세정보

매끄러운 하상위 난류의 내부 영역 유속 분포 공식

An Inner Region Velocity-Profile Formula of Turbulent Flows on Smooth Bed

초록

난류의 내부 영역의 유속은 단순한 공식으로 표현하기 매우 어려운 형태를 가지고 있다. 이 속도 분포를 기술하는 여러 가지 공식들이 제안된 바 있지만, 모든 공식들은 많은 항들을 가지거나 적분형 또는 음함수꼴을 가지고 있다. 이것은 이 식들이 적용하기 힘들거나, 매개 변수들을 추정하기 어렵다는 것을 의미한다. 이 연구에서는 매끄러운 바닥 위를 흐르는 난류 내부 영역의 유속 분포를 표현할 수 있는 간단한 형태의 새로운 공식을 제안하였다. 이 공식은 전통적인 대수 법칙에 감쇄 함수를 곱한 형태이다. 단 하나의 추가적인 매개 변수를 도입하여, 전체 내부 영역의 유속 분포를 적절하게 표현할 수 있었다. 이 공식은 벽법칙이 성립하는 바닥 근처의 유속과 대수 법칙이 성립되는 중복 영역의 유속 분포까지를 적절하게 나타낼 수 있다. 또한, 추가된 매개 변수인 감쇄 계수는 쉽게 추정할 수 있다. 이 변수는 Reynolds 수의 변화에 민감하지 않으며, 공식에 의하여 계산된 유속 분포도 또한 이 매개 변수의 변화에 대해서 민감하지 않다.

Abstract

The velocity of the inner region of turbulent flow on a smooth bed has complex profile which can not be described with a simple formula. Though there have been a couple of formulas describing the profile, most of them have very complex forms, i.e., with many terms, with integration form, or with implicit forms. It means that it is hard to use them or it is difficult to estimate their parameters. A new single formula that describes the velocity profile of the inner region of the turbulent flow on a smooth bed was proposed. This formula has a form of the traditional log-law multiplied by a damping function. Introducing only one additional parameter, it can describe the whole inner range nicely. It approximates the law-of-the-wall in the vicinity of the bed and approaches to the log-law in the overlap region. The added parameter, damping factor, can be estimated very easily. It is not sensitive to the Reynolds number change and the velocity profile calculated by the formula does not change much due to the change of the parameter.

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