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곡률반경에 대한 횡월류 위어의 유량계수 분석
Discharge Coefficient of Side Weir for Various Radius of Curvatures 원문보기

한국수자원학회 2011년도 학술발표회, 2011 May 19, 2011년, pp.155 - 159  

안정환 (연세대학교 토목환경공학과) ,  김제국 (연세대학교 토목환경공학과) ,  조원철 (연세대학교 토목환경공학과)

초록
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본 연구는 만곡수로 외측에 횡월류 위어를 설치하여 곡률반경에 대한 횡월류 유량계수의 특성을 분석하였다. 곡률반경의 변화에 따른 만곡부의 중심각이 180인 수로모형을 설계하였으며, FLOW-3D모형에 적용하여 유량계수를 산정하고 직선 수로와 비교하여 유량계수의 특성을 분석하는데 목적이 있다. 난류모형은 RNG-$\in$ 모형을 사용하였으며, 수치기법으로는 유한체적법을 사용하였다. 모형의 적용성 검정을 위해 기존에 연구되었던 수리실험과 동일한 조건의 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 확인하였다. 본 연구에서는 하폭를 고정시키고 곡률반경를 변화시킴으로써 $R_c/b$의 변화에 따른 유량계수(C)의 변화를 분석하고, 만곡수로의 월류량($Q_{wc}$)에 대한 직선수로의 월류량($Q_{ws}$)의 비, 만곡수로의 평균 월류 수심에 대한 직선수로의 평균 월류 수심($y_{cave}/y_{save}$)과 $R_c/b$의 관계를 분석하였다. 분석결과 유량계수는 상류수심, 월류량, 만곡수로의 곡률반경 등의 변화에 따라 유량계수는 변화하였으며, 직선과 만곡수로에 대해 분석을 수행하였기 때문에 직선수로의 영향인자를 이용하여 만곡수로에 설치된 횡월류 위어의 월류량과 유량계수를 추정 가능할 것이라 판단된다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 1m3/sec로 적용하였으며 곡률반경만 변화시켰다. 그리고 직선수로에 대한 경우는 본류길이 10m, 본류 폭 0.4m, 위어 높이 0.12m, 위어 폭 0.25m로 곡률반경을 제외한 나머지 조건은 Case-1, 2, 3과 동일하게 설계하였다.
  • 12m로 고정하여 수치모의를 수행하였다. 그리고 직선수로와 만곡수로의 흐름 특성을 분석하기위해 주수로 10m를 제외한 만곡수로와 동일조건의 직선수로를 설계하였다.
  • 본 연구는 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 곡률반경의 변화에 따른 만곡부 외측에 설치된 횡월류 위어의 유량특성을 분석하였다.
  • Agaccioglu(2004)는 만곡수로에서 횡월류 위어의 단면을 삼각형으로 하여 중심각에 따른 유량계수와 무차원 변수와의 관계를 정립하였다. 본 연구에서는 기존의 실험연구 결과를 이용하여 FLOW-3D모형의 만곡부 횡월류부에 대한 적용성을 검증하고 검증된 모형을 이용하여 다양한 조건에 대하여 모의를 수행하였다.
  • 위어는 만곡수로의 중심각이 90 인 위치에 고정시켰으며, b를 고정시키고 곡률반경( )을 10, 5, 2.95, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.5, 0.2 로 변화시키며 실험을 수행하였다.
  • 하폭 를 고정시키고 곡률반경 를 변화시킴으로써 Rc/b의 변화에 따른 유량계수의 변화를 분석하고, 만곡수로의 월류량(Qwc)에 대한 직선수로의 월류량(Qws)의 비인Qwc/Qws와 유량계수와의 관계, 그리고 횡월류 위어 월류 평균수심에 대한 직선수로의 월류 평균수심의 비인 ycave/ys관계를 분석하였다.

대상 데이터

  • 본 연구는 수치모형의 검증을 위해 Agaccioglu(1998)의 실험결과를 이용하였으며, 수로의 제원은 주수로가 14m이고 수로의 단면은 직사각형 단면으로 수로 폭은 0.4m, 만곡 수로는 180의 만곡을 가지며 두 직선 수로 사이에 설치되어있다. 수치모형의 주요 검증방법은 FLOW-3D를 이용하여 실험결과를 토대로 월류량, 접근수위, 하류수위 등을 분석하여 무차원화 된 변수들과의 관계를 비교하였다.

데이터처리

  • 4m, 만곡 수로는 180의 만곡을 가지며 두 직선 수로 사이에 설치되어있다. 수치모형의 주요 검증방법은 FLOW-3D를 이용하여 실험결과를 토대로 월류량, 접근수위, 하류수위 등을 분석하여 무차원화 된 변수들과의 관계를 비교하였다. 검정에 이용된 실험수로의 제원은 Agaccioglu(1998)의 자료로 표 1과 같으며 검증 결과는 그림 1과 같다.
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