[논문]다열기둥의 횡방향 간격변화에 따른 상당저항계수 산정 수치실험

권갑근; 노민; 최준우; 윤성범

다열기둥의 횡방향 간격변화에 따른 상당저항계수 산정 수치실험
Numerical Experiment for Evaluation of Equivalent Resistance Coefficient according to Transverse Interval of Multi-Piers 원문보기

권갑근 (한양대학교 토목공학과) , 노민 (한양대학교 토목공학과) , 최준우 (한양대학교 토목공학과) , 윤성범 (한양대학교 토목환경공학과)

권 등(2008)은 수면보다 높은 정방형 다열기둥의 수리실험을 수행하여 바닥마찰과 구조물에 의한 흐름저항을 포함하고 항력상호작용계수가 적용된 Manning계수 형태의 상당저항계수 이론식을 제안하였으나 저항체의 횡방향 간격에 대해서는 충분한 연구가 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 오리피스의 에너지 손실계수를 적용하여 횡방향 간격에 따른 항력상호작용계수식을 제안하였다. 또한 정방형 다열기둥의 다양한 횡방향 간격에 따른 흐름양상을 FLOW-3D를 이용한 수치실험을 수행하여 상당저항계수 n을 측정하였으며 수치실험 결과를 본 연구에서 제안한 횡방향 항력상호작용계수식이 적용된 이론식과 비교하였다. 이론식과 수치실험 결과는 잘 일치하였으며 이 결과로부터 본 논문에서 제안한 횡방향 항력상호작용계수식이 유효함을 확인하였다.

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문제 정의

본 연구에서는 횡방향 이격거리에 따른 항력상호작용계수 C_DIF식을 오리피스의 에너지손실계수를 적용하여 유도하였으며 그 적용가능한 범위를 제시하였다. 또한 FLOW-3D를 통한 수치실험 을 수행하여 C_DIF식을 적용한 상당저항계수의 이론식과 비교하였다.

제안 방법

또한 20℃의 물의 물성치와 준 k-∊난류모형을 사용하였으며 0.0049의 일정한 수로경사를 적용하기 위하여 중력가속도 성분을 X방향과 Z방향으로 나누어 설 정하였다.
식을 오리피스의 에너지손실계수를 적용하여 유도하였으며 그 적용가능한 범위를 제시하였다. 또한 FLOW-3D를 통한 수치실험 을 수행하여 C_DIF식을 적용한 상당저항계수의 이론식과 비교하였다. 수치실험 결과와 이론식은 잘 일치하였으며 이로부터 본 논문에서 유도한 C_DIF식과 그 적용범위가 유효함을 확인하였다.
권 등(2008)은 개수로에서 수면보다 높은 정방형 다열기둥의 수리실험을 수행하여 저항체의 간격 및 수심에 따라 변화하는 Manning계수 형태의 상당저항계수 이론식을 제안하였으나 횡방향 간격에 대해서는 실험상의 제약 때문에 충분한 연구가 진행되지 못하였다. 본 연구에서는 김 등(2008)에 의해 검증된 FLOW-3D를 사용하여 정방형 다열기둥의 횡방향 이격거리에 따른 흐름변화를 수치모의 하였다. 또한 오리피스 손실계수를 차용하여 횡방향 이격거리에 따른 항력상호작용계수식을 제시하였으며 이를 수치실험 결과와 비교하였다.
는 상수를 사용하였다. 본 연구에서는 횡방향 이격거리에 따른 에너지 손실과 오리피스의 에너지 손실과의 유사성에서 착안하여 오리피스의 에너지손실계수를 적용한 C_DIT의 이론식을 유도하였다. 유도과정은 우선 관수로에서 단면변화에 따른 에너지 손실을 관마찰 손실과 오리피스의 에너지손실의 합으로 나타낸 후 관마찰저항계수 f와 개수로에서의 바닥마찰에 의한 Manning 조도계수 n_b와의 관계, #을 이용하면 식 (3)과 같은 형태로 정리가 가능하다.
09m를 사용하였다. 수심은 주기적 경계조건에 의해 최종 정상상태의 등류를 형성하였으며 유량을 측정한 후 Manning의 평균유량공식에 대입하여 n값을 산정하였다.
여기서 항력저항계수 CDI = CDIT × CDIF로 제안하였으며 횡방향 항력저항계수 CDIT는 상수를 사용하였다.
횡방향 이격거리가 좁아 각 흐름저항이 서로 영향을 미치는 공극률에서 흐름방향 이격거리에 따른 상당저항계수 n의 변화를 수치모의 하였으며 이를 식(1)에 C_DIF식(2)와 C_DIF식(6)을 적용하여 비교하였다

데이터처리

본 연구에서는 김 등(2008)에 의해 검증된 FLOW-3D를 사용하여 정방형 다열기둥의 횡방향 이격거리에 따른 흐름변화를 수치모의 하였다. 또한 오리피스 손실계수를 차용하여 횡방향 이격거리에 따른 항력상호작용계수식을 제시하였으며 이를 수치실험 결과와 비교하였다.

성능/효과

3인 경우에서의 n값의 변화를 수치모의결과와 이론식을 비교한 그림이다. 수치모의 결과와 이론식은 잘 일치하였으며 이로부터 다양한 흐름방향 이격거리에서도 본 논문에서 유도한 식(6)이 적용된 식(1)이 유효함을 확인하였다. 또한 다양한 공극률에서도 s/b = 0.
또한 FLOW-3D를 통한 수치실험 을 수행하여 C_DIF식을 적용한 상당저항계수의 이론식과 비교하였다. 수치실험 결과와 이론식은 잘 일치하였으며 이로부터 본 논문에서 유도한 C_DIF식과 그 적용범위가 유효함을 확인하였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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