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[국내논문] 침전지 유입부 설계를 위한 CFD모형의 적용
Application of CFD model for the design of settling basin inlet structure 원문보기

한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집, 2005 May 01, 2005년, pp.1083 - 1087  

유창환 ((주)웹솔루스 수자원부) ,  이종현 ((주)웹솔루스 수자원부) ,  김대근 (목포대학교 토목공학과) ,  김남일 ((주)웹솔루스)

초록
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하수처리장의 침전지는 고형물(SS)을 침전, 제거하여 하수를 정화하는 시설로서 생물학적처리에 의해 발생하는 슬러지와 처리수를 분리하는 것을 주목적으로 한다. 장방형침전지의 경우, 유입된 하수가 침전지의 전 단면에 걸쳐 균일하게 도달하게 하기 위하여 $6\~20\%$ 정도의 유공율을 가진 유공정류벽을 설치하며 유효 침전구역에서의 유속은 0.08 m/sec 이하가 되도록 설계되어야 한다. 지금까지 침전지 유입부의 설계시에는 상기 설계기준만을 참조하여 설계가 진행되고 있는 실정으로 보다 나은 대안을 도출하기 위한 분석은 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 침전지의 유입부 설계를 위한 설계인자를 도출하였다. 특히 유공정류벽의 크기, 위치 유공율에 따라서 유입하수의 수리적인 특성을 3차원적으로 분석하였다. 저류벽의 위치에 따른 유량의 분배효과를 검토하기 위하여 저류벽의 폭, W를 2.4 m로 고정하고 유입부에서 저류벽까지의 거리, L을 1.5 m, 2.0 m, 2.5 m로 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 그리고 저류벽의 폭에 따른 유량의 분배효과를 검토하기 위하여 L을 고정하고 W를 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 유공정류벽의 유공율에 따른 유량의 연직 분배효과를 검토하기 위하여 유공율을 변화시키며 연직위치별 통과유량을 산정하였다 각 모의조건에 대한 통과유량 산정결과, 유공율이 $7\%$일때 통과유량의 표준편차가 가장 작게 발생하며, 유공율이 $7\%$보다 감소하거나 증가하면 표준편차가 증가하고 있음을 알 수 있다. 본 연구에서는 상용 CFD모형인 FLOW-3D를 계획 중인 하수처리장의 침전지 유입부 설계에 적용하였으며 저류벽의 위치와 폭, 유공정류벽의 유공율에 따른 유입하수의 분배효과를 분석하였다. 실험을 수행하여 보다 정밀한 공식으로 개선할 수 있었다.$10,924m^3/s$ 및 $10,075m^3/s$로서 실험 I의 $2,757m^3/s$에 비해 통수능이 많이 개선되었음을 알 수 있다.함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술적 교정을 해줌으로써 좋은 성적을 기대할 수 있음을 보여주었다.특히 교사들이 중요하게 인식하는 해방적 행동에 대한 목표를 강조

AI 본문요약
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제안 방법

  • 각 모의조건에 대한 통과유량 산정결과를 Table 2에 함께 정리하였다. Table 2의 결과는 침전지 중앙부에서의 결과이나, 양 측면에서의 연직분포 또한 중앙부와 비슷한 양상을 보여주고 있어 본 연구에서는 중앙부에서의 결과만을 비교하였다. 수평방향으로 흐름이 균등하다면 중앙부에서의 전체 통과유량은 666.
  • 5 m로 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 그리고 저류벽의 폭에 따른 유량의 분배효과를 검토하기 위하여 L을 고정하고 W를 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 모의조건은 Table 1과 같다.
  • 최근 들어 CFD모형을 이용한 정수처리 수리구조물에서의 흐름거동을 해석하는 연구가 국내에서도 수행되고 있으며 이를 통해 CFD모형의 적용성이 검증되고 있는 추세이다 (김진우 등, 2001, 한국수자원공사, 2002; 박노석 등, 2004). 이 에 본 연구에서는 상용 CFD모형 인 FLOW-3D를 하수처 리장의 침전지유입부 설계에 적용하였으며 저류벽의 위치와 폭, 유공정류벽의 유공율에 따른 유입하수의 분배효과를 분석하였다.
  • 저류벽의 위치에 따른 유량의 분배효과를 검토하기 위하여 저류벽의 폭, W를 2.4 m로 고정하고 유입부에서 저류벽까지의 거리, L을 1.5 m, 2.0 m, 2.5 m로 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 그리고 저류벽의 폭에 따른 유량의 분배효과를 검토하기 위하여 L을 고정하고 W를 변화시키며 수치모의를 수행하였다.
  • 최근 들어 CFD모형을 이용한 정수처리 수리구조물에서의 흐름거동을 해석하는 연구가 국내에서도 수행되고 있으며 이를 통해 CFD모형의 적용성이 검증되고 있는 추세이다 (김진우 등, 2001, 한국수자원공사, 2002; 박노석 등, 2004). 이 에 본 연구에서는 상용 CFD모형 인 FLOW-3D를 하수처 리장의 침전지유입부 설계에 적용하였으며 저류벽의 위치와 폭, 유공정류벽의 유공율에 따른 유입하수의 분배효과를 분석하였다.

대상 데이터

  • 연직위치별 통과유량을 산정하였다. 저류벽은 3.1절에 제시된 Case 2의 제원을 사용하였다. 각 모의조건에 대한 통과유량 산정결과를 Table 3에 함께 정리하였다.

이론/모형

  • 물과 공기의 경계인 자유수면을 모델링하기 위하여 VOF (volume of fluid)함수를 정의하는데, 함수의 값이 1인 경우는 검사체적에 물이 가득한 상태를 의미하고 함수의 값이 0인 경우는 검사체적에 물이 없는 경우를 의미하고 자유수면에서는 함수의 값이 0과 1사이의 값을 가진다. 난류모형은 RNG k 一 €난류모델을 사용하였다 (Yakhot, 1992). 지배방정식은 유한차분법을 이용하여 이산화되며, 격자계의 구성시 격자망과 지형은 독립적으로 입력되며 특히, FAVOR (fractional area and volume obstacle representation)기법을 사용함으로써 유한체적법의 접근방법으로 해석된다.
  • 난류모형은 RNG k 一 €난류모델을 사용하였다 (Yakhot, 1992). 지배방정식은 유한차분법을 이용하여 이산화되며, 격자계의 구성시 격자망과 지형은 독립적으로 입력되며 특히, FAVOR (fractional area and volume obstacle representation)기법을 사용함으로써 유한체적법의 접근방법으로 해석된다.
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