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PIV를 이용한 흡수조 내 유속분포 및 와류강도 측정에 대한 연구
A Study of the Velocity Distribution and Vorticity Measurement in the Pump Sump Using PIV 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.40 no.2, 2020년, pp.145 - 156  

변현혁 (국립재난안전연구원 방재연구실) ,  김서준 (명지대학교 산업기술연구소) ,  윤병만 (명지대학교 토목환경공학과)

초록
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최근 도시지역의 불투수율 증가로 인해 내수침수 위험성이 증가하고 있다. 이에 도시침수 방지대책으로 빗물펌프장의 증설 및 신설에 대한 필요성이 부각되고 있다. 빗물펌프장의 효율을 증가시키기 위해서는 흡수조에서 발생하는 와류의 제어가 필요하다. 따라서 와류를 효과적으로 제어하기 위해서 펌프 흡수조 내 흐름특성 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 입자영상유속측정법을 이용하여 흡수조 내 유속분포 및 와류강도를 측정하기 위한 촬영 및 분석 조건들에 대한 민감도 분석을 실시하여 흡수조 내 유속 및 와류강도 측정의 한계를 확인하고 최적 방법들을 제시하고자 한다. 이를 위해 우선 레이저를 이용하여 흡수조 내 흐름을 촬영하였고, 상관영역 크기와 촬영 시간간격 및 측점 간격의 변화에 따른 유속분포와 와도분포를 비교하여 민감도를 검토하였다. 본 연구에서 대상으로 한 흐름조건의 자유수면와류의 경우 상관영역 크기가 와류 크기의 약 13 % 이상에서는 유속 산정 정확도가 감소하는 것으로 나타났으며, 연속되는 두 장의 영상 간 입자의 변위가 1 mm 이상이 되면 연직방향의 흐름 때문에 이탈되는 입자들이 많아져 정확도가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 자유수면와류가 차지하는 격자의 개수가 증가할수록 와도의 크기가 커지는 것으로 나타났다. 이와 같은 연구결과는 입자영상유속계를 활용한 흡수조 내 유속분포 및 와류강도 측정 시 촬영 및 영상분석 조건을 결정하는데 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The climate change occurring all over the world increases the risk, specially in urban area, Accordingly, rainwater pumping station expansion is required than before. In order to increase the efficiency of the rainwater pumping station, the analysis of flow characteristics in the pump sump is needed...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 격자의 수가 변화하게 되면 와도가 계산되는 측점 주변의 유속값이 변하기 때문에 와도값에 영향을미치게 된다. 따라서 본 절에서는 자유수면와류가 차지하는 격자의 개수에 따른 영향을 분석하였다. 이를 위해 Table 9와 같이 상관영 역의 크기는 48×48 pixel, 촬영시간 간격은 310 fps로 고정시킨후 자유수면와류가 차지하는 격자의 개수를 5단계로 변화시키면서 분석을 수행하였다.
  • 앞서 상관영역은 PIV 분석에 있어서 매우 중요한 매개변수이며, 이를 결정하는 정량적인 기준이 없다는 것을 설명하였다. 따라서본 연구에서는 완전히 발달한 자유수면와류가 발생하였을 때 촬영한 PIV 영상을 분석하여 상관영역 크기 변화에 따른 영향을 분석하 였다. 실험조건은 Table 3과 같이 상관영역의 크기를 총 7 단계로 변화시키면서 분석을 수행하였으며, 분석격자는 63×63 pixel로동일하게 설정하였다.
  • 본 연구에서는 입자영상유속측정법을 이용하여 흡수조 내 유속 분포 및 와도분포를 측정하기 위한 촬영 및 분석 조건들에 대한민감도 분석을 실시하여 입자영상유속계를 이용한 흡수조 내 유속 및 와류강도 측정의 한계를 확인하고 최적 분석 방법들을 제시하고자 하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
  • 따라서 흡수조 내 와류특성을 입자영상유속계를 이용하여 정확하게 측정하기 위해서는 촬영조건과 분석조건에 대한 충분한 검토가 필요하다. 이에 본 연구에서는 펌프 흡수조 내 자유수면와류를 대상으로 입자영상유속계의 영상 분석 매개변수인 상관영역 크기, 영상 촬영 시간간격 및 와류가 차지하는 격자의 크기를 변화시키면서 와류 유속분포 및 와도분포 결과에 대한 민감도 분석을 실시하고자 한다.
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참고문헌 (21)

  1. Ansar, M., Nakato, T. and Constantinescu, G. (2002). "Numerical simulations of inviscid three-dimensional flows at single and dual-pipe intakes." Journal of Hydraulic Research, Vol. 40, No. 4, pp. 461-470. 

  2. Choi, W. J., Choi, Y. D., Kim, C. G. and Lee, Y. H. (2010). "Flow uniformity in a multi-intake pump sump model." Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 24, No.7, pp. 1389-1400 (in Korean). 

  3. Gui, L., Merzkirch, W. and Fei, R. (2000). "A digital mask technique for reducing the bias error of the correlation-based PIV interrogation algorithm." Experiments in Fluids, Vol. 29, pp. 30-35. 

  4. Hart, D. P. (2000). "PIV error correction." Experiments in Fluids, Vol. 29, No. 1, pp. 13-22. 

  5. Hu, H., Saga, T., Kobayashi, T., Okamoto, K. and Taniguchi, N. (1998). "Evalution of the cross correlation method by using PIV standard images." Journal of Visualization, Vol. 1, No. 1, pp. 87-94. 

  6. Jung, H. B. and Noh, S. H. (2017). "Flow analysis of the sump pump." Korea Academy Industrial Cooperation Society, Vol. 18, No. 3, pp. 673-680 (in Korean). 

  7. Kim, C. G., Choi, Y. D., Choi, J. W. and Lee, Y. H. (2004). "A study on the effectiveness of an anti vortex device in the sump model by experiment and CFD." The Hydraulic Machinery and Systems 26th IAHR Symp, Beijing, China. 

  8. Kim, J. Y., Chung, K. N., Kim, H. G. and Kim, Y. H. (2005). "Numerical analysis of the subsurface vortices in the pump sump models." Korean Society for Fluid Machinery, KSFM, Vol. 12, pp. 593-597 (in Korean). 

  9. Kim, S. J. (2013). Determination of interrogation-area size based on error analysis for the surface image velocimetry, Ph.D. Thesis, Myong-Ji Unversity, Young-In, Gyeonggi-do (in Korean). 

  10. Li, H. F. and Chen, H. X. (2008). "Experimental and numerical investigation of free surface vortex." Journal of Hydrodynamics, Vol. 20, No. 4, pp. 485-491. 

  11. Long, N. I., Shin, B. R. and Doh, D. H. (2012). "Study on surface vortices in pump sump." Korean Fluid Machinery Association, Vol. 15, No. 5, pp. 60-66. 

  12. Luff, J. D., Drouillard, T., Rompage, A. M., Linne, M. A. and Hertzberg, J. R. (1999). " Experimental uncertainties associated with particle image velocimetry (PIV) based vorticity algorithms." Experiments in Fluids, Vol. 26, pp. 36-54. 

  13. Okamura, T., Kamemoto, K. and Matsui, J. (2007). "CFD Prediction and model experiment on suction vortices in pump sump." The 9th Asian International Conference on Fluid Machinery, AICFM9-053, Jeju, Korea. 

  14. Park, N. S., Kim, S. S., Hyun, S. R., Park, J. H. and Ahn, Y. S. (2010). " Numerical analysis on the flow vortex in a multi pump intake using a pump sump model." Journal of Korean Society of Water and Wastewater, Vol. 24, No. 2, pp. 211-217 (in Korean). 

  15. Park, N. S., Kim, S. S., Jeong, W. C., Kim, J. O. (2011). "Modifications to hydraulic structures for anti-submerged vortex in a multi pump intake using CFD simulation technique." Journal of Korean Society of Water and Wastewater, Vol. 25, No. 1, pp. 31-39 (in Korean). 

  16. Park, S. E. and Roh, H. W. (2007). "CFD Prediction on vortex in sump intake at pump station." The KSFM Journal of Fluid Machinery, Vol. 10, No. 4, pp. 39-46 (in Korean). 

  17. Raffel, M., Willert, C., Wereley, S. and Kompenhans, J. (2007). Particle image velocimetry, a practical guide, Springer, Berlin. 

  18. Rajendran, V. P. and Patel, V. C. (2000). "Measurement of vortices in model pump-intake bay by PIV." Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 126, No. 5, pp. 322-334. 

  19. Rajendran, V. P., Constantinescu, S. G. and Patel, V. C. (1999). "Experimental validation of numerical model of flow in pump- intake bays." Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 125, No. 11, pp. 1119-1125. 

  20. Sarkardeh, H., Reza Zarrati, A., Jabbari, E. and Marosi, M. (2014). "Numerical simulation and analysis of flow in a reservoir in the presence of vortex." Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, Vol. 8, No. 4, pp. 598-608. 

  21. Shukla, S. N. and Kshirsagar, J. T. (2008). "Numerical prediction of air entrainment in pump intakes." Proc. of the 24th international pump users Symp, Texas A&M University, USA, 2008, pp. 29-33. 

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