• Title/Summary/Keyword: 유입유동 조건

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Permeability Reduction of Soil Filters due to Physical Clogging (물리적 폐색으로 인한 흙필터의 투수능 저하)

  • ;;;;Reddi, L. N.
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.17 no.1
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    • pp.15-24
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    • 2001
  • 흙필터는 일반적으로 침식이나 파이핑으로부터 지반 구조물을 보호하기 위하여 사용된다. 세립자들이 유동하여 필터에 퇴적하는 폐색현상이 발생하는 경우, 간극수압이 증가하고 이로 인해 지반구조물의 불안정을 유발시키게 된다. 미세입자의 유동에 의한 폐색현상은 옹벽의 뒤채움재에 설치한 필터, 흙댐의 저부에 설치된 필터, 그리고 터널의 라이닝 뒤에 설치한 필터 등에서 발생할 수 있다. 폐색현상은 필터의 투수능을 저하시켜 배수능력에 상당한 위험을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 필터의 폐색으로 인한 투수능 저하 정도를 실험을 통해 관찰하고 이론적인 모델을 통해 정량화 시키고자 하였다. 일정한 농도의 현탁액이 필터로 유입되는 분리형 실험과 현장상태를 모사하는 흙-필터 시스템의 결합형 실험을 통해 투수능의 저하현상이 압력 제어조건과 유량 제어조건에서 관찰되었고, 서로 비교 분석되었다. 미세입자가 통과하는 필터의 간극을 모세관으로 가정한 후 모세관에서 유체의 흐름 원리를 이용하여 물리적인 폐색에 의해 발생하는 투수능 저하현상을 이론적인 모델로 구성하였다. 일반적으로 투수능은 1/10 수준으로 감소되었으며, 분리형 실험에 의한 결과와 이론적인 모델의 결과는 잘 일치하였다. 또한, 결합형 실험결과와 분리형 실험결과가 비교적 잘 일치하여 투수능 저하예측은 분리형 실험이나 이론적 모델에 의하여 가능하리라 판단되었다.

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Interference and Re-Inflow of Contaminated Air in Successive Tunnel (연속터널에서의 오염물질 재유입 및 환기영향평가)

  • Kim, Young-Geun;Kim, Woo-Sung;Wye, Yong-Gon;Kim, Nam-Yung;Lee, Ho-Suk
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.5 no.2
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    • pp.115-134
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    • 2003
  • Recently, there are many cases in the roadway design for successive tunnel with small distance between two tunnels. In this case, the degree of interference for successive tunnels is a significant consideration in the design of ventilation systems. Also, Re-inflows of contaminated air in successive tunnel make serious ventilation problems in case of fire accident in the tunnel. In this study, for successive tunnels in Donghae highway project, the concentration of contaminant such as CO, NOx and Smoke were calculated by numerical analysis using 1D and 3D-CFD analysis. And, the rate of re-inflow at the portals of successive tunnel according to the direction of wind were analysed.

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The Effects of Rudder Size on Characteristics of Fluid Flow around Ship's Stern in Manoeuvring Motion (타의 크기가 조종운동시 선미 유동 특성에 미치는 영향)

  • 손경호;김용민
    • Journal of the Korean Institute of Navigation
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    • v.25 no.1
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    • pp.1-9
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    • 2001
  • It is well known that, especially in the case of full-bodied ship, the course stability may become the severest among 4 items of requirement in Interim Standards for Ship Manoeuvrability adopted by IMO in 1993. The purpose of this study is to find some ideas for characteristics of fluid flow pattern around ship's stern in manoeuvring motion with parameter of changes in rudder size. We carried out two kinds of model experiment in obliquely running condition at circulating water channel. One is measurement on straightening effect of incoming flow to rudder and the other is experiment on flow visualization around the gap between rudder and stern-bottom. We discuss the correlation between the flow characteristics around ship's stem and flow straightening effect at rudder from the viewpoint of course stability. As a result, it is clarified that the gap between rudder and stern-bottom plays an important role in course stability of full-bodied ship. It is pointed out that there is quite a possibility of bad course stability as the gap between rudder and stern-bottom decreases.

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A Numerical Study on the Open Channel Flow with Plane Wall Jet Inlet Boundary Condition (평면벽면분류의 유입경계조건을 가지는 개수로 유동에 관한 수치적 연구)

  • 설광원;이상룡
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.13 no.2
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    • pp.287-298
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    • 1989
  • A numerical work was performed to study the flow behaviors of the open channel type flow with its geometric boundary conditions being similar to that of the Multi-Stage-Flash evaporator with and without a baffle. For the analysis, two-dimensional steady turbulent flow was assumed and the widely known k-.epsilon. turbulence model was usded. SIMPLE algorithm and the power difference scheme were used for the numerical approach. Numerical results generally agree with the previous experimental results though there are some uncertainties at far downstream and near the free surface due to the three dimensionality of the flow and surface waves. Without a baffle, the flow has basically the shape of the submerged plane wall jet with its upper boundary at downstream being sharply curved toward the free surface. For the flow with a baffle, recirculation flow patterns are observed at the upper inlet portion and at the backside of the baffle. For the case without a baffle, it was also confirmed that the ratio between the liquid level and the gate opening height is the most important parameter to determine the flow behavior.

Measurement of Aerodynamic Heating over a Protuberance in Hypersonic Flow of Mach 7 (Mach 7 극초음속 유동 내의 돌출물 공력가열 계측)

  • Lee, Hyoung-Jin;Lee, Bok-Jik;Jeung, In-Seuck;Kim, Seong-Lyong;Kim, In-Sun
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.37 no.6
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    • pp.562-570
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    • 2009
  • An Experimental study was conducted on the flow characteristics and interference heating caused by a two-dimensional object protruding from a flat plate using a blow-down type of hypersonic wind tunnel. Inflow condition was a free-stream Mach number of 7.0 and a unit Reynolds number of $2.0{\times}10^6/m$. Experimental conditions were varied with three heights of protuberance for two flat plate models which have different lengths. Experimental data were obtained from Schlieren visualization images and heat flux measurements. Also, this paper suggests hypersonic experimental techniques such as boundary-layer detection method in detail. A Large separation region was observed in front of the protuberance and that region was very sensitive to the height of protuberance and the length of the flat plate. For only the highest protuberance, a severe jump of heat flux was observed at the top station among the measuring points. Measured heat flux is large when the height of protuberance is large and the length of flat plate is long.

3-D LES for Reacting and Non-reacting Flow Characteristics on a Swirl Stabilized Annular Combustor (스월 환형연소기의 반응 및 비반응 유동 특성 연구를 위한 3차원 Large Eddy Simulation)

  • Kim, Jong-Chan;Sung, Hong-Gye;Cha, Bong-Jun
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2008.11a
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    • pp.449-452
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    • 2008
  • Flow difference between reacting and non-reacting case in a swirl stabilized annular combustor is investigated using 3D Large Eddy Simulation with flamelet turbulent combustion model. The combustor of concern is the LM6000, lean premixed dry low-NOx annular combustor, developed by GEAE. Boundary conditions are based on experimental data. Heat release as a result of combustion put the dilatation of density in primary combustion zone highly increased so that the main swirl stream behind of a swirl cup stretched further downstream than that of non-reacting case. The oval shape of core flow in cross-section to flow direction, which clearly observed in non-reacting case, tends to be circle, and small vorticities in wide range in non-reacting case disappears, but the size of iso-vorticity increase in reacting case.

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A Study on the Flow Characteristics around Tidal Current Turbine (조류발전용 터빈 주위의 유동 특성에 관한 연구)

  • Kim, Bu-Gi;Yang, Chang-Jo
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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    • v.18 no.6
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    • pp.610-616
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    • 2012
  • All the countries in the world is currently facing the full scale of energy-climate era currently, and making strong energy policy that will lead to green growth of the future energy resources by utilizing renewable energy as the basis of entering the advanced country becomes the goal of development that satisfies the demand for energy in 21st century. Recently, ocean energy attracted the attention along with the necessity of developing renewable energy. Ocean energy is the one of most prominent recyclable and clean resources that has not been developed yet. So, it is highly required to develop good tidal current energy conversion system in coastal area. The inflow angle that acts against tidal current turbine, seabed effect and the change of efficiency along the occurrence of cavitation were investigated through the wake flow characteristics in this study. Power coefficient degradation by seabed effect did not appear in the condition of this calculation. Efficiency degradation appeared from above $10^{\circ}$ regarding inflow angle and power coefficient was calculated as lower by 7 % at $45^{\circ}$. Torque and power coefficient increased as inflow velocity rose, but power coefficient degradation appeared from above 3m/s when the cavitation happened. So, it was recognized that the larger inflow angle and occurrence of cavitation become the reason for power degradation through the flow characteristics.

Thermal Optimization of a Straight Fin Heat Sink with Bypass Flow (바이패스가 있는 히트 싱크의 열성능 최적화)

  • Kim, Jin-Wook;Kim, Sang-Hoon;Kim, Joong-Nyon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.34 no.2
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    • pp.179-184
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    • 2010
  • This experimental study investigated the effect of tip clearance and bypass flow on the cooling performance of a straight fin heat sink. Both the horizontal and vertical directions of the bypass flow were studied by using a mass flow controller and test sections. The thermal resistance of a heat sink was obtained to elucidate the response of the cooling performance to tip clearance and bypass flow. The thermal resistance of a straight fin heat sink gradually increases with increasing tip clearance. A flow guide unit was employed to reduce the bypass flow. An optimal distance from the leading edge of the heat sink to the flow guide unit was found for the fixed volume flow rate. The contribution of the flow guide unit to the thermal performance of a heat sink increases with increasing volume flow rate.

Three-Dimensional Flow Response Analysis of Subsea Riser Transporting Deep Ocean Water (심층수 취수용 해저 라이저의 3차원 흐름 응답해석)

  • Hwang, Hajung;Woo, Jinho;Na, Won-Bae;Kim, Hyeon-Ju
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.27 no.2
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    • pp.113-117
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    • 2015
  • This study presents a 3-dimensional flow-structure interaction analysis of subsea risers in water flows. Two structural connectors (flat and circular couplers) were intentionally devised and numerically tested using ANSYS CFX to investigate how these couplers behave under the water flows. In the flow analysis, the water field was constructed with an inlet, outlet, and symmetric boundary conditions. As a result, the responses (drag coefficients and pressure fields) were obtained and the pressure fields were applied for the structural analysis. Finally, the structural responses (displacements and equivalent stresses) of the risers were measured to demonstrate the efficiency of the riser connectors.

Analysis of Hydraulic Characteristics According to Operation of Movable Weir (가동보 운영에 따른 수리학적 특성 분석)

  • Seo, Il Won;Park, Sung Won;Kim, Tae-Won
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.101-101
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    • 2011
  • 현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

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