• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.257-257
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• 2019

최근 기후변화에 따른 대응을 위해 기존 수자원 활용의 고도화 및 배수능력 증대를 위해 다양한 방안이 추진되고 있으며, 그에 따라 기존 개수로에 신규 수로를 연결하여 합류와 분류를 시키는 사례가 증가하고 있다. 특히 신규 개수로 연결을 위한 분류부 형상은 관련 설계기준, 분류유량의 규모, 해당 지점의 하상변동 경향, 지형여건, 흐름 분류시설 및 구조물의 형태(양수펌프장, 스크린이나 수문, 암거설치)와 같은 구조적 요인 등에 의해 달라지지만, 이와 관련된 연구가 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 분류부 평면형상 변화에 따른 분류유량비와 흐름분리구역 분포 등에 대한 흐름특성을 분석하고 이수와 치수계획 수립 등에 활용하고자 한다. 본 연구에서는 TELEMAC-2D 모형을 이용하여 주수로 상류 유입흐름의 프루우드 수가 0.74, 0.52인 두 흐름에 대해 형상변화 폭을 주수로 폭(B)의 1B, 주수로 형상변화를 급확대, 점진적 확대 구간길이를 1B~3B로 변화시키며 분류유량비(분류수로 유입유량/상류 유입유량)와 흐름분리구역의 위치와 크기 등에 대한 분석을 수행하였다. 분류부 상류 유입흐름의 프루우드 수가 0.74, 분류유량비는 0.33인 흐름은 주수로 형상변화 구간길이가 1B 일 때 0.44~0.46, 3B일 때 0.54~0.60으로 점차 분류유량비가 증가한다. 반면 상류 유입흐름의 프루우드수가 0.52, 분류유량비가 0.52인 흐름은 주수로 형상변화 구간길이가 1B일 때 0.77~0.82에서 3B일 때 0.70~0.80으로 점차 분류유량비 증가율이 감소하는 경향을 나타내게 된다. 주수로 형상변화 폭을 0.5B, 1B로 달리하여 수로 형상변화를 시킨 경우 분류유량비 증가율은 각각 135~162%, 134~176%로 나타났으며, 이는 수로 형상변화 폭보다 변화구간 길이가 더 큰 분류유량비 변화에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 흐름분리구역은 상류 유입흐름의 프루우드 수가 0.74인 경우 수로형상 변화구간과 분류수로 입구에 형성되지만, 상류유입흐름의 프루우드 수가 0.52인 경우 수로형상변화 구간과 주수로 하류에도 형성된다. 수치실험 결과 동일수로 폭 직사각형 $90^{\circ}$ 분류수로에서 분류부 평면형상의 변화에 따라 주수로 하류방향흐름의 관성력은 감소하는 반면 분류수로로 향하는 횡압력경사와 흐름분리구역 발생위치 변화로 인해 분류 수로내 통수능이 증가하여 분류유량비가 급격하게 증가하게 된다. 또한 분류부 상류 유입흐름의 관성력이 작은 경우 분류부 평면형상 변화시 주수로 하류방향에서도 흐름분리구역이 형성되고 주수로 종방향 수위가 상승함에 따라 분류흐름 계획수립 시 세심한 주의가 필요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.7
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• pp.635-644
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• 2016

This study investigates variation of flow characteristics due to variation of branch channel width and discharge ratio at bifurcation channel using 2D numerical model. The calculated result considering secondary flow is more accurate and stable than without considering one. The diversion flow rate ($Q_3/Q_1$) is reduced by flow stagnation effect according to the interaction of the secondary flow and flow separation zone in branch channel. The less upstream inflow or the lower upstream velocity, the bigger variation of diversion flow rate by changing branch channel width. At uniform downstream boundary condition, the rate of change in Froude number of downstream of main channel($Fr_2$)-diversion flow rate ($Q_3/Q_1$) relations is similar about -2.4843~-2.6675 when branch channel width ratio (b/B) is decreased. At uniform diversion flow rate ($Q_3/Q_1$) condition, the width of recirculation zone in branch channel is decreased when branch channel width ratio (b/B) is decreased. The less upstream inflow in the case of increasing branch channel width or the narrower branch channel width in the case of increasing upstream inflow, the bigger reduction ratio of recirculation zone width. At uniform inflow discharge ($Q_1$) condition, diversion flow rate, the width and length of recirculation zone in branch channel are decreased when branch channel width ratio (b/B) is decreased.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.8
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• pp.617-626
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• 2020

This study investigates changes of bifurcation discharge ratio, flow velocity distributions and characteristics of separation zone due to variation of bifurcation angle by using TELEMAC-2D model. When the bifurcation angle is reduced from 90° to 45° without changing the boundary conditions, the bifurcation discharge ratio increased by 1.5 times from 0.523 to 0.785 because of increasing the radius of curvatures, the inertia force of the downstream flow, and the pressure gradient by the downstream boundary conditions. The bifurcation discharge ratio increases non-linearly whenever the bifurcation angle decreases by 15° intervals from 90° to 45° in flow with the upstream Froude number of 0.45 to 0.74. In flow with a maximum Froude number of 0.74, the rate of increase for bifurcation discharge ratio is 31.1% and the minimum value. When the Froude number is 0.58, the bifurcation discharge ratio is 0.7 or less, and the maximum rate of increase for that ratio is 53.5%. As the upstream Froude number decreases less than 0.58, the bifurcation discharge ratio exceeds 0.7, and the rate of increase decreases. When the upstream Froude number is 0.4 higher, the dimensionless width and length changing ratio of the separation zone are about 2.56 and 5.5 times higher than in 0.4 or less.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.1
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• pp.1-10
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• 2019

This study investigates the flow characteristics, such as velocity distributions, size and location of recirculation zone, longitudinal flow change rates, and bifurcation discharge ratio in the bifurcation channel by TELEMAC-2D, a 2D numerical model. The numerical model is validated by previous experimental results and the numerical results are in relatively good agreement with the experimental results, such as the water surface elevation and velocity distribution in the channels. As the inertial force and moment in the main channel decrease, the bifurcation discharge ratio increases, and the relative high velocity distribution becomes wider and the reverse velocity of the main stream decreases in the branch channel. As the bifurcation discharge ratio increases, the size of the recirculation zone in the branch channel decreases and it can be more clearly calculated by determining the point where the longitudinal froude number $Fr{\approx}0$ as well as drawing the distribution of the streamline distribution.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.341-341
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• 2016

2차류는 주흐름 방향 유속에 비하여 작지만 유속을 재분포 시켜 흐름의 교란을 발생시키는 매우 중요한 인자이다(Woo, 2001). 2차류는 만곡부, 합류부, 분류부에서 흐름분리와 함께 나타나는 흐름특성 중 하나이지만 각 지점별로 2차류의 분포는 서로 상이하다. 하지만 국내에서는 만곡부에서의 2차류에 대한 영향에 대해서만 주로 연구가 이루어졌으며, 합류부와 분류부에 대해서는 연구가 아직 체계적으로 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 합류부와 분류부에서 2차류 영향을 고려한 2차원 수치모형을 적용하여 흐름특성 변화를 수치모의 하였다. 2차류 흐름을 고려한 수치모의를 위해 TELEMAC-2D 수치모형을 이용하였으며, 2차류의 영향을 고려하지 않고 계산한 SUPG기법을 적용한 모의결과에 대하여 Bernard and Schneider(1992)가 제안한 경험계수를 적용 후 그 결과를 실험결과와 비교분석하였다. 합류부(confluence)에서는 본류와 지류의 유량비가 증가할수록 흐름분리구역 길이와 최대폭이 증가하지만, 분류부(Bifurcation)에서는 분류수로 유량비가 증가할수록 흐름분리구역 길이와 최대폭이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 2차류를 제외한 수치모의에서 실내시험에서 제시한 분류유량비와 수심 및 유속분포를 동시에 충족시키기 어렵다. 반면 2차류 영향을 고려시 분기수로내 통수능을 감소시키는 흐름분리구역과 2차류의 상호작용에 의한 흐름정체효과로 분류유량비가 감소하였으며, 2차류 영향을 고려하여 모의한 결과 분류부 수치모의의 안정성과 정확성을 향상되었다. 하지만 본 모형에서 적용한 2차류 흐름관련 매개변수는 흐름특성에 따라 시행착오법에 따라 산출해야 하는 특성 때문에 향후에 추가적인 연구가 필요하다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.11
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• pp.2150-2158
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• 1992

This study was carried out to investigate the flow structure and mixing process of a cross mixing flow formed by two round jets with respect to the ratio of mass flow rate. This flow configuration is of great practical relevance in a variety of combustion systems, and the flow behaviour of a cross jet defends critically on the ratio of mass flow rate and the cross angle. The mass flow rate ratios of two different jets were controlled as 1.0, 0.8, 0.6, and 0.4, and the crossing angle of two round jets was fixed at 45 degree. The velocities issuing from jet nozzle with an exit diameter of 20mm were adjusted to 40m/s, 32m/s, 24m/s, and 16m/s, and the measurements have been conducted in the streamwise range of $1.1X_0$to $2.5X_0$ by an on-line measurement system consisted of a constant temperature type two channel hot-wire anemometry connected to a computer analyzing system. The original air flow was generated by a subsonic wind tunnel with reliable stabilities and uniform flows in the test section. For the analysis of the cross mixing flow structure in the downstream region after the cross point, the mean velocity profiles, the resultant velocity contours, and the three-dimensional profiles depending upon the mass flow rate ratio have been concentrately studied.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.1
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• pp.29-36
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• 2017

The paper presents a basic investigation for the development of cleaning technology employing an annular nozzle ejector for application to cleaning water supply and air bubble generation. The quantitative flow characteristics of the primary and suction flows, the qualitative visualization behavior of the mixed jet, and the percentage concentration of pesticide residual at different values of the ejector screw pitch were investigated. It was seen that the primary flow rate increased, while the mass ratio decreased with increase in screw pitch. Further, the mixed jet behaved like a buoyancy jet or horizontal bubbly jet, and the residual concentration of pesticide first decreased and then increased with increase in screw pitch.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.114-114
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• 2017

하천의 유사량 자료는 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 유사조절 계획 수립 등 유역과 하천관리 그리고 하천 시설물 관리를 위해 필요하다. 최근 4대강 사업구간에 대한 담수용 보로 유입되는 유사량과 하천 유사의 종횡단적 분포와 하상변동량 등의 산정에 기초자료로 활용하고자 유사량 관측망이 구축되어 있다. 본 연구에서는 하천 유사량에 영향을 미치는 유역특성인자에 대한 군집분석을 통해 유사 발생 유역을 분류하고자 한다. 체계화된 유량 및 유사량 측정 방법에 의해 신뢰할만한 유량-총유사량 관계식을 갖는 유량조사사업단의 35개 유역을 대상으로 한다. 유역 군집분석을 수행하고자 유역과 하천에 대한 지형인자, 토양인자, 토지이용 등의 유역특성 매개변수 자료를 수집하였고, 매개변수별 유사도거리 산정에 오류를 줄이기 위해 매개변수를 무차원화 하였다. 유역의 비유사량은 유역면적, 유역경사, 토성, 토지이용 등에 영향을 받았다. K-means 기법에 의해 군집분석을 수행한 결과 유사량 측정 유역은 A, B, C, D 4개의 그룹으로 분류되었다. B그룹 유역은 첨두홍수량이 크고 발생시간이 짧은 유역 및 하천 조건을 가지고 있었으며, 직접유출이 증가하는 지표조건과 침식이 활발한 토양조건을 갖는 것으로 파악되었다. 그룹별로 실측 비유사량을 검토한 결과 B그룹에 포함된 유역의 유사량이 다른 유역에 비해 상대적으로 크게 발생하였다. 이러한 결과는 유역특성 매개변수의 군집분석을 통한 유역의 군집분류가 유역과 하천의 유사관리 측면에서 유용한 관리방안으로 활용될 수 있음을 의미한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.9
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• pp.847-854
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• 2013

The objective of this study is to experimentally investigate the mixed flow and oxygen transfer characteristics of a horizontally injected aeration process using an annular nozzle ejector. The flow rate ratio, pressure ratio and ejector efficiency are calculated using the measured flow rate and pressure with the experimental parameters of the ejector pitch and primary flow rate. The visualization images of mixed flow issuing from the ejector are analyzed qualitatively, and the volumetric oxygen transfer coefficients are calculated using the measured dissolved oxygen concentration. The mixed flow behaves like a buoyancy jet or horizontal jet owing to the momentum of primary flow and air bubble size. The buoyancy force of the air bubble and the penetration of mixed flow are found to be important parameters for the oxygen transfer rate owing to the contact area and time of two phases.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.3
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• pp.394-401
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• 1995

본 연구는 중심부에 액체, 외주부에 산화제가 흐르는 기액 동축분류의 유동장에 대한 것이다. 기액 동축 분사기는 연료의 분사량이 적은 소형 연소시스템을 고려하여, 실험은 연공비(W1/Wa)가 0.6 이하를 대상으로, 물과 공기를 사용하여 분사조건에 따른 분무특성과 기액 2상 분무류의 기본구조를 조사하여 액적의 확산, 기액혼합특성에 대하여 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 반경방향 기상속도분포 및 액적유속분포는 분구직경 및 분사조건에 관계없이 정규분포에 가까운 형태를 취하고 있으며, 각각 식 (2) 및 (3)으로 나타낼 수 있다. 기상속도는 반치폭은 축방향에 따라 일정한 구배 (≒4.6)로서 증가하며, 기상만의 단상분류의 구배(≒6)에 비해서 완만하다. 액적유속 반치폭은 축방향에 따라 더욱 완만한 구배(≒3.1)로서 증가한다. 무차원 액적유속분포는 축방향에 따라 일정한 구배(n≒1.5)로서 감소한다. 액적의 확산은 상대적으로 기액유량비가 클수록 효과적으라고는 말할 수 없고, 최대 확산을 이루는 최적의 기액유량비가 존재한다.