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문제 정의
- 이러한 문제를 해결하고자 초기수위는 전체 하상이 잠길 수 있는 높은 수위값으로 일정하게 주어지는데 경사가 있는 하상구간일 경우 비물리적 수위조건에 해당하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 실제 흐름 상태를 고려한 초기 수위를 모든 2차원 절점에 부여하기 위해 1차원 동수역학적 수리해석을 실시하고, 이 결과를 2차원 흐름해석을 위한 초기 수위로 사용하고자 한다. 이를 위해 2차원 유한 요소망으로부터 1차원 하상자료를 추출할 수 있는 알고리듬을 개발하였으며, 2차원 유한요소모형 내에서 1차원 비정상 부등류 흐름해석을 수행하고 그 결과를 2차원 모형에 적용할 수 있는 연계모듈을 개발하고 적용성을 검토하였다.
- 현재 2차원 흐름해석모형으로 국내에서 개발된 RAM-2 모형이나 국·내외에서 범용으로 사용되고 있는 SMS(Surface Water Modeling System)의 RMA-2 모형의 경우 초기수위와 하류단 경계수위의 조건에 따라 모형의 안정성에 미치는 영향이 매우 크게 나타나고 있다. 본 연구에서는 이러한 2차원 유한요소모형의 단점을 극복하고자 1차원 동수역학적 흐름해석을 2차원 모형 내에서 모의하고 그 결과 가운데 초기 수위를 2차원 유한요소모형의 초기수위로 사용할 수 있는 알고리듬을 개발하였다. 그림 2.
- 하지만 모형을 수행하기 위해 필요한 초기수위의 비물리적 특성으로 인해 안정적인 모형의 수행에는 어려움이 발생하게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 2차원 모형의 단점을 개선하고자 2차원 유한 요소모형 내에서 유한차분법을 이용한 1차원 동수역학 해석을 수행할 수 있는 연계모듈을 개발하였다. 개발된 알고리듬에 대한 모형의 적용성을 검토하기 위해서 급격한 경사를 가지는 직사각형 하도와 완경사-급경사 천이하도와 같은 가상하도에 대해 흐름해석을 실시하였다.
가설 설정
- 본 절에서는 완만한 경사에서 급경사로의 천이부를 통한 점변류의 계산을 수행하였다. 사용된 수로는 폭 8m, 하도의 총 길이 700m의 직사각형 수로이며, 상류단의 유량은 20m3/s, 하류단 수위는 1.5m로 일정하게 유지되는 것으로 가정하였으며, 하도구간의 조도계수는 0.025를 사용하였다. 모의시간은 0.
- 1에서 보는 바와 같이 직사각형의 단면으로 구성된 직선하도에 대해 적용하였다. 하도 길이는 100m이며, 하폭은 10m, 하도의 조도계수는 0.025로 가정하였다. 하상경사는 0.
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