• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.134-134
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• 2011

3차원 난류 부력젵의 혼합을 큰 와 모의(large-eddy simulation) 기법을 이용하여 수치모의 한다. 개발된 수치모형은 3차원 열동수역학 모형을 이용하여 부력젵의 퍼짐, 자기 보존 그리고 주변류의 연행 등을 포함하는 난류젵의 동적 특성을 분석할 수 있다. 수치해석에서 하부격자규모 (subgrid scale, SGS) 난류 응력은 부력항을 수정한 Smagorinsky 모형을 이용한다. 여과된 엔탈피 수송방정식에서 하부격자규모의 스칼라 플럭스는 상수의 SGS Prandtl 수를 가지는 단순 경사수송 가설에 근거하여 모의한다. 계산된 결과를 실험결과와 비교하며, 결과는 양호하게 일치함을 보여준다. 계산결과에 따르면 부력항의 수정이나 SGS 난류 Prandtl 수는 결과에 큰 영향을 미치지 않지만 SGS 모형 상수인 Cs 값은 부력젵 확산 예측에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.42-42
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• 2019

유량조절을 위한 자동수문은 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않으며, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 방류를 시작하여 일정 수위를 유지하는 것을 의미한다. 자동수문의 운영 중 수문의 거동과 자동 개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문 설계를 위해 매우 중요하다. 수문 하단으로 흐름이 발생하면 수문 선단을 포함한 주변에서의 압력 차이로 인한 동수압 하중이 발생하고 진동을 유발, 수문 개방을 억제하는 하향력 등의 효과로 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력 이론에 의한 수문 개방률과 측정에 의한 수문 개방률을 비교하였으며, 이론과 측정 수문 개방고의 차이를 하향력에 의한 효과임을 확인하였다. 부력식 수문의 하향력을 검토하기 위해 기존 이론식을 이용한 결과, 이론식은 부력식 수문에 적용하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 기존 이론식을 이용하여 부력식 수문의 하향계수 산정을 위한 매개변수 관계식을 개방률을 이용하여 제시하였다. 제시된 매개변수 관계식의 결정계수는 0.721, 수정된 결졍계수는 0.690으로 나타났다. 부력식 수문의 형상비에 따른 하향력을 검토하기 위해서 수치모의를 수행하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS-Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상비를 0.24, 0.49, 0.69, 0.89, 1.09로 총 5가지로 설정하여 하향계수와 하향력을 분석하였다. 부력식 수문의 하향계수와 하향력 검토는 부력체, 스커트로 구분하여 분석을 수행하였다. 하향계수 분석결과, 하향계수는 개방률이 증가함에 따라 감소하였으며 하향계수가 부력체 부분에서는 0.465~1.542, 스커트 부분에서는 0.058~1.148의 범위로 나타났다. 하향력 분석결과, 하향력은 개방률 0.300 이하에서는 개방률이 증가함에 따라 하향력은 증가하였나 개방율 0.300 초과하면서부터 개방률이 증가함에 따라 하향력이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 부력체 부분에서는 형상비가 증가함에 따라 하향력이 감소하였으나, 스커트 부분에서는 형상비가 증가함에 따라 하향력이 증가하였다. 이는 형상비가 증가함에 따라 스커트 부분의 면적이 증가하기 때문이다. 부력식 수문의 전체적인 하향력을 계산한 결과, 부력식 수문의 하향력은 0.002~0.015 kN의 범위를 가지며 형상비가 증가함에 따라 부력식 수문에 발생하는 하향력은 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.78-78
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• 2018

자동수문이란 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않고, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 관리수위까지 방류하게 되면 다시 수문이 닫히게 되어 자동으로 관리수위를 유지한다는 것을 의미한다. 이러한 연직 자동수문의 방류특성이 수동식 연직수문과 다른 점은 유량에 따라서 수문 개방고의 증감과 수문개폐가 자동으로 이루어진다는 것이다. 따라서 자동수문의 운영 중 수문개방고의 거동과 자동개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문설계를 위해 매우 중요하다. 수문 개방 시 흐름이 정지되어있다고 가정하면, 정수압 상태의 부력이론에 의한 부력수문의 개방고는 어렵지 않게 계산할 수 있다. 그러나, 흐름이 정지되어 있다가 수문의 하단으로 방류가 시작되면 수문 선단을 포함한 주변에 압력 차이로 인해 동수압 하중이 발생하게 되어 수문에 진동을 유발하고, 수문개방을 억제하는 힘이 발생하여 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력이론에 의한 수문 개방율과 측정에 의한 수문 개방율을 비교하였으며, 압력계수를 이용하여 이론과 측정 수문 개방고의 차이는 동적하중에 의한 효과임을 확인하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS - Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상에 따른 동적하중을 분석하였다. 수문 형상비는 0.24~1.09로 설정하였고, 분석결과 부력식 수문은 수문 개방율이 커짐에 따라 압력계수는 감소하는 경향을 보였으며, 동적하중은 증가하는 경향을 보였다. 또한, 부력식 수문의 형상비에 따라서는 형상비가 증가함에 따라 동적하중이 감소하는 관계를 확인하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.2A
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• pp.75-83
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• 2012

In this study, an analytical studies were carried out for the buoyancy preflexion method to improve structural performance of concrete floating structures. The buoyancy preflexion means that the preflexion effects were induced to the floating structure due to the difference in buoyancy between the pontoon modules composing the floating structures. In order to verify the buoyancy preflexion effects, an analytical studies were carried out for the floating structures. The size and dimensions of FE model were determined through the structural design process. The parameter of this analytical study was length ratios of central module part, which induces buoyancy preflexion effects, to the total length. The analysis results were pre-compression on the bottom concrete slab and displacement of freeboard due to buoyancy preflexion effects. These results were processed according to the loading step, buoyancy preflexion loads on the bottom and live loads on the topside. Then, the buoyancy preflexion effects on structural performance was analyzed. As the results of this study, it was found that the buoyancy preflexion significantly influence on structural performance of floating structures. According to the length ratio, the buoyancy preflexion effects have a tendency of parabolic form and maximized at the length ratio of 40~60%. The buoyancy preflexion method is simple in principle and easy in application. Also, it can effectively induce pre-compression on the bottom concrete slab. Therefore, it can be concluded that the buoyancy preflexion method contribute to the improvement of structural performance and decreasing of the cross-sectional depth of floating structures.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.15 no.1
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• pp.50-56
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• 1983

The effect of flow stratification is of particular concern during transient after scram in the outlet plenum of LMFBR. In this case, buoyancy effects on turbulent mixing are of importance to designers. An investigation has been made to identify the appropriate change in the available turbulence models which are necessary to include the effects of buoyancy on turbulence transport equations. The developed physical model of the buoyant turbulent flow are solved through SMAC method. Testing of the developed numerical model was undertaken and compared with experimental results. The results show that the buoyant turbulent effects account for a significant increase in the stability of the stratification, with a strong suppression of turbulence in the outlet plenum.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.15 no.3
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• pp.301-310
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• 2013

Jet fans are installed in road tunnels in order to maintain critical velocity when fire occurs. Generally the number of jet fans against fire are calculated by considering critical velocity and flow resistance by wall friction, vehicle drag force, thermal buoyance force and natural wind. In domestic case, thermal buoyance force is not considered in estimating the number of jet fans. So, in this study, we investigated the pressure loss due to the thermal buoyance force induced by tunnel air temperature rise and the impact of thermal buoyance force on the number of jet fans by the numerical fire simulation for the tunnel length(500, 750, 1000, 1500, 2000, 3500m) and grade (-1.0, -1.5, -2.0%). Considering the thermal buoyance force, number of jet fans have to be increased. Especially in the case of 100MW of heat release rate, the pressure loss due to thermal buoyance force exceed the maximum pressure loss due to vehicle drag resistance, so it is analyzed that number of 2~11 jet fans are needed additionally than current design criteria. Thus, in case of estimating the number of jet fans, it must be considered of thermal buoyance force induced tunnel air temperature rise by fire.

• Journal of Science Education
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• v.36 no.2
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• pp.369-380
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• 2012

The purpose of this study was to investigate middle students' conceptions of buoyancy. The questionnaires composed of 9 items which asked the reasons for situations with buoyancy; recognized of buoyancy, the facts affecting buoyancy(bottom of the Area of the object, the shape of the object, the depth of the object in the water, amount of water, the degree of the object submerged in the water, volume of the object, weigh of the object), the relationship between the amount of replaced fluid and buoyancy. The subjects were 140 students from the Busan Area who answered questionnaires composed of 9 items which asked the reasons for situations with buoyancy. Among the 140, 132 students were selected who answered all of question in the test. The students' answer types were follow: 1. Related to the shape of the submerged object, students answered that buoynacy depended on the bottom dimensions or the surface area of the object. 2. Students confused press, water press and buoyancy, who answered buoyancy was great when the water press was great. 3. Students answered that the weight and the size of the buoyancy of the object was same in the water. 4. Students answered, gravity was smaller in the water. Students recognized the existence of buoyancy but the reason of the answer depend on their experience. Also students answered using the words that water pressure, pressure, force instead of buoyancy. Students didn't understand the factors affecting the buoyancy. Many students responded that buoyancy was changed depend on weight of object, sinking depth, shape and others. It was considered that these responses didn't understand the cause of buoyancy.

• Water for future
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• v.27 no.3
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• pp.123-134
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• 1994

The reattachment of buoyant effluent to shore in a crossflow is investigated experimentally. The effluent is produced by discharging warm water through projecting side channel into a confined cross-flow of the same depth. In the projecting effluent, the size of recirculating region, which is formed by defleted thermal plume on the lee of the effluent, tends to increase, but the maximum temperature decreases in the direction of the crossflow and it has more even transverse spreading compared to non-projecting type. The heat flux across the crossflow is found to be independant of the projected length of the side channel under relatively low buoyancy flux on the contrary to high buoyancy flux. The reattachment of the effluent can be specified by both velocity ratio and densimetric Froude number, whereas only the velocity ratio is governing factor to the reattachment of the effluent in the case of non-projecting type.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.17 no.6
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• pp.623-635
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• 2015

Double-deck tunnels beneath the groundwater table have relatively large volume and commonly constructed as watertight tunnels. In this case, it requires to secure stability of the tunnels for buoyant force. Generally the contact force between lining and ground is sufficient to resist the buoyant force. However in the long-term the contact force could be reduced because of structural deterioration. In this study the effect of long-term buoyant force acting on the double-deck tunnel is investigated. The results has shown that the buoyant force has increased invert deformation and stress. It is indicated that the contact resilience between lining and ground needs to be kept during tunnel operation.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.319-322
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• 2009

콘크리트 부유구조물에서 파랑하중의 영향에 의하여 발생하는 부재내력 산정식을 제시하였다. 기존의 설계식은 구조물의 길이와 파장 길이가 일치할 때에 적용이 가능하다. 그러나 대부분의 경우 구조물의 길이와 파장 길이가 일치하지 않기 때문에 비평형 부력에 의한 추가적인 모멘트가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 부유구조물을 강체로 가정하고 비평형 부력의 영향을 고려한 설계식을 제시하였고 이를 유한요소해석에 의한 결과와 비교하여 그 타당성을 보여주었다.