The Effect of Bottom Gap Size of Submerged Obstacle on Downstream Flow Field

수중 장애물의 하부틈새 크기가 하류 유동장에 미치는 영향

The coastal zone is a delicate and dynamic area in which the majority of a water kinetic energy is dissipated. These processes are subsequent to the transport of the beach materials. In comparison to emerged breakwaters, submerged structures permit the passage of some wave energy and in turn allow for circulation along the shoreline zone. This research aims to examine the beach erosion prevention capability of submerged structure by laboratory model. The flow characteristics behind a submerged obstacle with bottom gap were experimentally investigated at Re = $1.2{\times}10^4$ using the two-frame PIV(CACTUS 2000) system. Streamline curvature field behind the obstacle has been obtained by using the data of time-averaged mean velocity information. And the large eddy structure in the separated shear layer seems to have signification influence on the development of the separated shear layer. As bottom gap size increases, the recirculation occurring behind the obstacle moves toward downstream and its strength is weakened.

해안 지역은 해수의 운동에너지의 대부분은 해안에서 소산되며 이 과정에서 해안의 토사 등이 유실된다. 수면에 돌출된 방파제에 비해 수중구조물은 해수의 유통을 가능하게 하고 해안선을 따라 해수순환을 가능케 한다. 이 연구에서는 해안 침식을 방지 기능을 갖는 수중구조물을 하부틈새를 갖는 수중장애물로 형상화 하고 후방의 흐름특성을 규명하였다. 실험은 Re =$1.2{\times}10^4$ 조건에서 2프레임 입자영상유속계를 이용하여 속도장을 계측하여 고찰하였다. 측정된 시간평균 속도분포를 분석한 결과 유선의 곡률 효과가 현저히 나타났으며 전단층 주위 유체의 유입 등의 영향으로 박리 전단층 내에서 커다란 와구조가 연속적으로 발생하였다. 또한 하부틈새의 크기가 증가할수록 재순환 영역의 중심이 후류로 이동하고 재순환영역의 강도도 약해지는 결과를 보였다.