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문제 정의
- Fig. 5와 같이 네트워크형 복층터널의 예상 단면도가 존재하지만 터널 시공 지역의 암반 구조적 문제와 환경 조건 등의 영향으로 실제 시공 시 터널의 단면이 변경될 것으로 예상되므로 본 연구에서는 실스케일 모델과 직사각형 단면 모델의 충격손실계수값의 오차를 분석하여 직사각형 단면을 가지는 모델을 이용한 수치해석의 적합성을 판단하였다. 이 때 사용된 모델은 실제 스케일의 터널의 상부를 기준으로 2차선에서 3차선으로 확대되는 경우와 3차선에서 2차선으로 축소되는 경우를 가정한 결과, 단면적비는 0.
- 이러한 새로운 형상의 터널구조에서는 터널 내 안전한 환경 유지를 위한 환기시스템의 설계 및 운영이 복잡해지므로 기존의 일자형 도로터널의 환기시스템 설계 기법을 적용하기에는 한계가 있다. 따라서 기존의 일자형 도로 터널 환기 설계와는 다르게 새로운 설계 인자들의 도입에 따른 설계 기술 개발이 필요하며(Park et al, 2016), 그중에서도 본 연구에서는 Fig. 2와 같이 합류 및 분기터널이 본선터널로 진입하는 확폭구간에서 발생하는 충격손실(shock loss)에 대해 연구하고자 한다.
- 이다. 본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용한 수치해석을 통해 선행 연구된 충격손실계수와 비교 분석을 실시하고 실제 복층터널 단면의 확폭구간에서 단면적비의 변화에 따른 충격손실계수를 제시함을 목적으로 한다.
- 본 연구에서는 종횡비가 큰 직사각형의 복층 터널 단면에서 합류부나 분류부와 같은 분기부 지점을 포함하는 네트워크형 구조의확폭구간에서 단면적비 변화에 따른 충격손실계수를 결정하기 위해 전산유체역학(CFD)을 통한 수치해석 연구를 수행하였다. 이전의 원형 파이프모델로의 선행 연구들의 충격손실계수 값과 비교 분석을 통해 네트워크형 복층 도로터널의 확폭구간의 특징인 직사각형 단면과 한 쪽으로 치우쳐진 급확대부와 급축소부에서의 공기 유동의 특성에 대해 고찰하였고 본 연구 결과를 다음과 같이 정리하였다.
- 하지만 대부분의 선행 연구에서는 축대칭의 원형 단면에서의 변화에 대한 충격손실만 고려되어지고 또한 좁은 단면의 원형 파이프 혹은 덕트에서의 충격손실에 대한 값을 제시하기 때문에 직사각형의 넒은 단면과 한 쪽으로 치우쳐진 구조로 급격한 단면의 변화가 발생하는 네트워크형 도로터널 확폭구간의 경우에는 적용이 어려울 것으로 판단된다. 이러한 이유로 본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용한 터널 내 공기 유동 해석을 통하여 기존에 활용된 충격손실계수와 비교 분석하고자한다.
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