• Title/Summary/Keyword: 계단형 보

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계단형 보의 낙하류 및 표면류 흐름과 하천 수질개선 효과

  • Kim Jin-Hong;We Yong-Min;Yang Jun-Young
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.388-392
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    • 2005
  • 본 연구에서는 실내 수리실험을 통하여 하천에 설치된 계단형 보의 원류 흐름 특성에 따른 공기유입 효과를 산소전달 효율과 관련지어 분석함으로써, 하천의 수질 개선 효과를 검토하였다. 계단형 보 월류 흐름시 발생되는 낙하류 및 표면류에 대한 흐름의 특성을 연구하고, 공기유입의 과정을 분석하였으며, 이에 따른 산소전달 및 수질 개선효과를 분석함으로써 수질 개선에 효율적인 계단형 보의 형태를 제시하였다.

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Velocity Fields in the vicinity of Step Weir (계단형 보 주변 유속장 분석)

  • Ryu, Yong Uk;Kang, Joon Gu;Yeo, Hong Koo;Lee, Nam Joo;Kim, Ji Hyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.454-454
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    • 2016
  • 하천의 치수안정성 확보 및 수심유지, 생태복원 등과 같은 다양한 요구를 충족하기 위한 보의 성능 개선에 대한 연구가 필요하며, 계단형 보는 재료에 의한 폭기효과 및 서식처 효과 등의 환경적요소를 내포하고 있다. 기존 연구는 표면류 흐름특성을 검증하고 유량변화에 따른 하류단 도수발생위치 변화를 분석하는 등 계단형 보에 대해 수리특성을 정량화한 연구가 대부분이며 흐름변화에 따른 유속장에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 기능성 친환경 횡단 구조물 유형 중 하나인 계단형 보의 안정성 검토를 위한 수리적 특성을 분석하고자 함으로써 구조물 안정성에 영향을 줄 수 있는 자체 및 하류 보호공 주변의 유속 분석을 통한 흐름 특성을 검토하고 설계시 외력 고려를 위한 자료를 제공하기 위한 목적이 있다. 이를 위해 계단형 보모형에 대해 수리모형실험을 수행하였다. 폭 0.24 m, 총 길이 3.70 m, 높이 0.30 m인 순환실험수로를 이용하였으며, 계단형 보 모형은 5단으로 단 높이 2 cm와 단 길이 5 cm이며, 보 높이는 10 cm, 보 길이는 25 cm 모형으로 실험하였다. 하류에 전도식 게이트를 설치하여 하류 수위를 증가시키면서 보 하류부에서 발생하는 완전도수부터 하류수심이 보 높이를 초과하는 잠김흐름 조건에 대해 실험하였다. 측정기법은 입자영상측정계(Particle Image Velocimetry; PIV)를 이용하였으며, 상류영역부터 하류영역에 대해 보 주변 흐름의 순간적 유속분포를 확인하였다. 또한 측정된 전반적 흐름 양상에 대해 통계적 수리분석을 수행하였다. 흐름특성에 대한 연구는 향후 계단형 보의 물받이 길이 및 보의 적정 규모 설계시 중요한 자료가 될 것으로 기대한다.

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Experimental Study on Flow Characteristic and Wave Type Flow at Downstream of Stepped Weir (계단형 보 하류 흐름특성과 Wave Type Flow에 관한 실험연구)

  • Kang, Joon-Gu;Yeo, Hong-Koo;Lee, Keum-Chan;Choi, Nam-Jeong
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.43 no.1
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    • pp.41-49
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    • 2010
  • Stepped weir of this study was suggested a type of natural type structures. Unique flow, such as Wave type flow, at downstream of mild slope stepped occurs. WTF(Wave type flow) is different with hydraulic jump occurred at Round crest weir. WTF is phenomenon to rise the water level by recirculation area occurred by step height at downstream of mild slope stepped. Wave height of WTF condition is higher than tailwater level and maximum velocity of WTF condition occurs in area of water surface. In this results, WTF presents to be important factor for design of join area of weir with levee. This study got and analyzed hydraulic condition occurred of WTF, scales of WTF and velocity profiles on flow patterns using experiments. WTF was not consider to stepped weir design and this results can be important data for design of stepped weir and structures.

Fundamental Natural Frequency Analysis of Stepped Cantilever Beams by Equivalent Beam Transformation Technique (계단형 외팔보의 등가보 변환에 의한 기본고유진동수 해석)

  • Moon, Sang-Pil;Hong, Soon-Jo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.21 no.4
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    • pp.401-410
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    • 2008
  • The natural frequency of a beam plays an important role in not only vibration analysis but also understanding its dynamic characteristics. It is complicated to analyse the natural frequency of a stepped beam with discontinuously varying section. Approximate analysis methods such as Rayleigh-Ritz method, FEM, etc. are frequently used for the vibration analysis of stepped beams. In such a case, accuracy of these methods depends upon the number of partitioned elements, the number of the iterations in calculation and the assumed mode shape. This study presents an approximate analysis method for the fundamental natural frequency analysis of stepped cantilever beam, using equivalent beam transformation technique. Validity and usefulness are verified by comparing the proposed method with FEM for several example problems.

Hydraulic Analysis of Air Entrainment by Weir Types (하천 보의 형태에 따른 공기 유입의 수리학적 검토)

  • Kim, Jin-Hong;Shim, Myung-Pil;Choi, Gye-Woon;Oh, Jong-Min
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.36 no.6
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    • pp.971-984
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    • 2003
  • This paper presents the hydraulic analysis of the air entrainment by the weir types. For the weir types, the stepped weir, the labyrinth weir and the gate underflow weir were selected, and the oxygen transfer efficiency was estimated by the site investigation and the hydraulic model tests. The most effective type for the oxygen transfer was stepped weir The more steps the stepped weir had, the higher efficiency it revealed. Oxygen transfer was proportional to the flow velocity, the Froude number, and the flow discharge in order. Hydraulic model tests showed that a nappe flow occurred at small flow rates. The concurrent condition of a nappe flow and a skimming flow occurred as flow rate increases, nappe flow at the upper part and skimming flow at the lower part. In the region of nappe flow, air inception occurred from the step edges due to flow separation, and air entrainment was made through a free-falling nappe, an air pocket, a nappe impact and a subsequent hydraulic jump. In the region of skimming flow, air entrainment occurred by the variation of water surface over the steps, but it was relatively small compared with nappe flow.

A Study of Flow Characteristics on Weir types (보 형태에 따른 흐름특성 연구)

  • Kang, Joon Gu;Kim, Jong Tae;Kim, Ji Hyun;Yeo, Hong Koo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.466-466
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    • 2016
  • 최근 들어 보의 환경적인 측면을 고려한 저낙차형 구조물 설치가 요구되면서 고정보의 형태도 다양하게 제안되고 있다. 그러나 실무에 적용하기 위한 고정보의 설계 가이드라인은 매우 한정적이며 대부분 보 하류부에 대한 세굴이나 세굴 방지에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 따라서 본 연구는 국내 중소하천에 설치된 고정보의 물리적 제원 변경에 의한 수리적 특성을 분석함으로써 환경적인 측면을 고려한 저낙차형 고정보 설계 시 반영할 수 있는 기초자료를 제공하는데 목적이 있다. 이를 위해 경사형 및 계단형 보에 대해 crest 변화에 따른 기본적인 유량계수를 도출하였으며 수위-유량 관계 곡선을 개발하였다. 또한 유량과 crest 등과 같은 수리학적 조건을 변화시켜 자유 흐름 조건 및 잠긴 흐름 조건의 흐름특성을 분석하였다. 실험은 crest 길이에 따라 총 4개의 case로 나누어 수행하였다. 각 case 별 총 8개 유량조건에 대해 각각 자유흐름과 잠긴 흐름에서의 수위를 측정하였으며 정확한 흐름 및 수위 계측을 위해 디지털 카메라와 캠코더를 활용하였다. 분석결과 같은 유량조건에서는 crest가 증가할수록 수위 값도 증가하였으며 유량별 수위의 범위는 경사형 보가 계단형 보 보다 넓은 것으로 나타났다. 향후 본 연구 결과는 현장에서 고정보에 대한 crest 설계 시 충분히 고려될 수 있는 자료가 될 것으로 판단된다.

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Experimental study on the discharge coefficient of slope-type and step-type weirs (경사형 및 계단형 보의 유량계수 산정을 위한 실험연구)

  • Kang, Joon Gua;Kim, Jong Tae
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.49 no.12
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    • pp.961-969
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    • 2016
  • Due to the recent requirement of installing low-head structures considering environmental aspects, various types of fixed weir have been suggested. However, the design guideline of transverse structures for practical application is very limited. The purpose of the present study is to analyze the hydraulic properties of the fixed weirs installed at the small and middle sized rivers of Korea depending on the physical specifications to provide fundamental data that may be reflected to the design of a low-head fixed weir considering the relevant environmental aspects. The basic discharge coefficient of slope-type and step-type weirs depending on change of crest was estimated, and a stage-discharge curve was developed. In addition, the flow properties under free flow and submerged flow conditions were analyzed by varying the hydraulic conditions such as discharge and crest.

The Effect of thin Stepped Oside Structure Along Contact Edge on the Breakdown Voltage of Al-nSi Schottky Diode (Al-nSi 쇼트키 다이오드의 접합면 주위의 얇은 계단형 산화막 구조가 항복 전압에 미치는 영향)

  • 장지근;김봉렬
    • Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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    • v.20 no.3
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    • pp.33-39
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    • 1983
  • New Schottky devices with thin stepped oxide layer (about 1000 ${\AA}$) along the edge of metal-semiconductor junction have been designed and fabricated. The breakdown voltages of these diodes have been compared with those of conventional metal overlap and P guard ring Schottky diode structures. Thin stepped oxide layer has been grown by the process of T.C.E. oxidation. In order to compare and demonstrate the improved down phenomena of these devices, conventional metal overlap diode and P guard ring which have the same dimension with new devices have also been integrated in a same New Schottty devices structured with thin stepped oxide layer have shown significant improvement in breakdown phenomena compared with conventional diodes.

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Numerical Modeling of Wave-Type Turbulent Flow on a Stepped Weir (계단형 보에서의 파형 난류 흐름 수치모의)

  • Paik, Joongcheol;Lee, Nam-Ju;Yoon, Young Ho
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.37 no.3
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    • pp.575-583
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    • 2017
  • Various types of flow patterns around the stepped weir and spillway, such as the skimming flow over such structures and the wave-type flow with a standing undular hydraulic jump and roller downstream of the structures, are developed in open channels. Unsteady three-dimensional numerical simulations are carried out using a hybrid RANS-LES turbulence modeling approach and the volume of fluid method for resolving free surface fluctuations to represent the turbulent flow including the skimming flow and wave-type flow over a stepped weir installed in a rectangular channel. The comparison of numerical results with an existing experimental measurement reveals that the present numerical simulations reasonably well reproduce the turbulent flow passing the stepped weir, in terms of time-averaged velocity profiles at selected locations downstream of the weir, flow topology characterized by the wave-type and skimming flows, the maximum height and length of the standing wave and the length of reattachment of recirculating zone. The numerical result further elucidates the distinct flow behaviors of the wave-type and skimming flow by presenting instantaneous intense variations of free surface and velocity vectors, the distributions of Reynolds shear stress and turbulent kinetic energy and three-dimensional complex features of coherent structures and total pressure distribution.