The Estimation of Friction Velocity in an Open Channel by the Entropy Concept

In order to demonstrate the flow properties of the river bed and the design of hydraulic structures, the estimation of friction velocity is essentially required. However, existing friction velocity equations such as Log method and Power law have trouble to estimate the friction velocity because a boundary condition and various hydraulic properties are changed constantly in near the wall. In the present study, therefore, a new friction velocity equation that can minimize the parameters and reduce an error was suggested. To verify accuracy and reliability for the proposed equation, Clauser method, $\sqrt{gRI}$ method, reynolds stress method by Dr. Song were compared with the proposed method by estimated entropy parameter M for each channel. Consequently, the results show that uniform flow condition as well as non-uniform flow condition with highly accuracy nearly matched in case of accelerating non-uniform condition of $R^2=0.9621$, Decelerating Non Uniform condition of $R^2=0.9274$, Uniform condition of $R^2=0.8865$.

엔트로피 개념을 활용한 개수로 마찰속도 산정

수공구조물 설계 또는 하상의 유동 특징을 나타내기 위해선 마찰속도 산정이 필수적이다. 하지만 기존의 개수로 내의 마찰속도 공식인 Log 방법이나 Power방법은 벽면 근처에서 경계층 조건 혹은 다양한 수리적 특성이 지속적으로 변화하기 때문에 마찰속도의 산정에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 매개변수를 최소화하고 오차를 줄일 수 있는 새로운 마찰속도 공식을 제안하였다. 제안한 공식에 대한 신뢰성과 정확성을 검증하기 위하여 엔트로피매개변수M을 각각의 수로마다 산정을 하여 Dr.Song이 산정한 3가지 방법(Clauser 방법, $\sqrt{gRI}$ 방법, 레이놀즈 응력법)으로 산정한 마찰속도와 비교하였다. 그 결과 가속부등류 조건의 경우 $R^2=0.9621$ 감속부등류 조건의 경우 $R^2=0.9274$ 등류흐름 조건의 경우 $R^2=0.8865$로 매우 높은 정확성으로 등류조건뿐만 아니라 부등류 조건에서도 거의 일치하였다.