Turbulent Flow over 2-D Rectangular-Shaped Roughness Elements with Various Spacings(Part 2 : Turbulence, Friction Velocity and Integral Parameters)

사각단면을 갖는 환경 거칠기 요소의 거칠기 간격에 따른 유동 변화(제2보 : 난류, 마찰속도 및 적분변수)

This study deals with the flow over a flat plate with repeated roughness elements of 2-dimensional rectangular shape, which can be applied into the study on the natural geographical roughness and the turbulent flow on roughened solid surface. Part 1 of the study showed that the ratio between the spacing and the height of roughness elements plays a crucial role in developing the flow pattern near wall surface. The present study complements the turbulence characteristics, the utilization of friction velocity as well as integral parameters. Results confirmed that k-type roughness(s/H=7 or 14) is certainly a more effective means than d-type roughness (s/H=3.5) in thickening the viscous region.

본 연구는 자연지형에 존재하는 다양한 형태의 크고 작은 거칠기 요소들로 인하여 기본 유동장이 변화하는 양상을 밝히기 위한 연구로서 회류수조에서 PIV 기법을 사용하여 수행되었다. 먼저 제1보에서는 동일한 2차원 사각단면을 가지는 많은 양의 거칠기 요소를 평판위에 규칙적으로 배열한 후 거칠기요소의 높이와 거칠기 사이의 간격이 다른 세 경우에 대하여 유속, 유선 및 와도분포를 계측하여 거칠기 유동의 특성을 살펴보았다. 본 2보에서는 난류유동특 성을 비롯하여 벽법칙을 이용한 해석과 경계층 적분변수 도출을 통하여 거칠기 간격이 유동장 변화에 미치는 영향을 정량적으로 비교하고자 하였다. 실험결과 거칠기 간격이 거칠기 높이의 7배와 14배인 경우 3.5배에 비하여 거칠기로 인한 유동장의 변화가 큼을 재차 확인할 수 있었다.