• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2008.02a
• /
• pp.739-742
• /
• 2008

Surface Image Velocity (SIV) is a technique which measures the surface velocity of river by using the principle of Paticle Image Velocimetry (PIV). The technique is economical and efficient way to measure velocity in rivers. The present paper aims to apply the technique to three rivers in Korea. It uses pairs of river surface images taken with two digital-cameras and reference points and cross section data which were acquired through plane survey. The performance of SIV was verified with automatic cart on an experimental flume. The test revealed that average error was less than 10 %, which assures that SIV can be used to measure velocity accurately. When it was applied to rivers with low water levels or rough weather condition, however, it showed the error about 20 %. If the problems of SIV technique are settled down, it can be one of the most convenient and economical ways to measure water discharge anytime and anywhere. And then it would be helpful to river management as developing a real-time river information system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.511-511
• /
• 2017

하천에서 홍수 예방 및 가뭄재해 방지를 목적으로 최근 4대강 살리기 사업이 수행되었다. 특히, 안정적인 용수공급 및 다양한 수재해 피해를 최소화하기위해 다기능보가 설치되었다. 설치된 보는 고정보와 가동보로 구분되며 평상시에는 고정보를 넘어가는 월류흐름이 발생하며 홍수 시에는 추가적으로 가동보를 개방하여 오리피스 흐름이 발생한다. 최근 기후변화로 인해 집중호우가 빈번히 발생하며 이는 보 주변에서 빠르고 복잡한 흐름을 유발하게 된다. 이러한 흐름특성은 보하류의 세굴문제뿐만 아니라 물받이와 바닥보호공의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 영상기법을 활용하여 도수가 발생하는 조건에서 고정보 하류의 물받이공 및 바닥보호공에 난류흐름특성 및 압력분포를 분석하였다. 길이 8.0 m, 폭 0.3 m를 갖는 개수로에서 실험을 수행하였으며 0.2 m 높이의 고정보는 상류경계로부터 3.0 m지점에 위치하였다. 보 하류부에서 유속성분은 비접촉식 유속측정 기법인 입자영상유속계(Particle Image velocimetry, PIV)와 기포흐름을 측정할 수 있는 기포영상유속계(Bubble Image velocimetry, BIV)를 적용하였다. 그러므로 기포 존재유무와 관계없이 보 하류부 구간에 대한 유속장 성분을 취득하였다. 도수흐름은 물받이공 및 바닥보호공 영역의 바닥면을 따라 빠른 유속을 갖는 제트류가 발생하고 수면과 바닥으로 강한 진동이 발생하여 불안정한 흐름이 야기된다. 바닥면에 작용하는 압력을 측정하기 위해 흐름방향을 따라 피에조미터를 설치하였고 압력수두 분포를 초고속카메라로 촬영하여 그 특성을 분석하였다. 실험을 결과를 통해 보 하류부에 영향을 미치는 인자를 도출하였으며 향후 보 설계기준에 반영할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.986-990
• /
• 2005

The present study aims to illuminate the vertical velocity profile of outer region of open-channel flow. Two sets of experiments were performed with PIV and propeller velocimeter. The first set was conducted to investigate the effect of bed roughness on the velocity distribution. The second set of experiments was carried out to find the effect of the Froude number on the velocity profile under the same bed roughness. The results reveal that the wake-law fits well with the experimental data from the bottom to the depth of maximum velocity, but it deviates from the experimental data above the maximum velocity point due to velocity-dip phenomenon, and that the velocity profile of the outer region is more influenced by the Froude number than the roughness. It is also shown that both the velocity difference between maximum velocity and surface velocity and the ratio of the average velocity to surface velocity become larger as the Froude number increases.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.46 no.5
• /
• pp.359-367
• /
• 2018

The vortex ring state that occurs during the descending flight of a rotorcraft generates a circulating flow like a donut near the rotating surface, and it often causes a rotorcraft fall due to loss of thrust. In this paper, we have physically identified the flow field in the vortex ring state of the quadcopter, one of the types of unmanned aerial vehicles. The descending flight of the quadcopter was simulated in a 1m subsonic wind tunnel of the Korea Aerospace Research Institute(KARI) and the Particle Image Velocimetry(PIV) was used for the flow field measurement. The induced velocity in the hovering state is estimated by using the momentum theory and the test was carried out in the range of descent rate at which the vortex ring condition could be caused. The development and the direction of the vortex ring were confirmed by the measurement of the flow field according to not only the descent rate but also propeller separation distance. In addition, the results of the study show the vortex ring state can be predicted sufficiently by measuring the flow velocity around the quadcopter.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.39 no.2 s.163
• /
• pp.99-108
• /
• 2006

To describe the behavior of suspended-sediment particles in turbulent open-channel flows, the advection-diffusion equation or its simplified form has been used. Though this equation was derived upon several assumptions, only a few studies tried to evaluate the limit of the assumptions. The reason is that it is very difficult to measure turbulence in open-channel flows and to discriminate the velocities of water and sediment particles. The present study aims to measure the velocity profiles of water and sediment particles in open-channel flows by using PTV (Particle Tracking Velocimetry), a kind of PIV (Particle Image Velocimetry). The measured results showed that sediment particles moved slower than water tracers did in the outer region. In the present study, the amount of velocity-lag reached about $5\%$ of the mom flow velocity and the position of the maximum velocity-lag was $g/h\approx0.05\;(g^{+}=30\~50)$ The main cause of the velocity-lag of sediment particles seems that the sediment particles have larger density than water has. On the other hand, in the viscous sublayer, sediment particle has a larger velocity than water tracers. The reason of the inversion of velocity-lag may be due to the no-sleep condition of water at the solid boundaries.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.37 no.11
• /
• pp.607-618
• /
• 2015

This study was conducted to suggest hydraulic modification for improving evenness of inlet flow distribution into side stream type low-pressure MF (microfiltration) module using CFD (computational fluid dynamics) simulation and PIV (particle image velocimetry) techniques. From the results of CFD simulation for various typed inlet structure, it was investigated that installing internal orifice baffle in inlet the distribution channel could improve the evenness of inlet flow distribution over about 40%. Also, from the results of PIV measurements which were carried out for verifying the CFD simulation, it was observed that the momentum of the water body coming from the opposite side of the inlet was relatively larger. This momentum would generate strong shear force in the near of inlet side wall. On the other hands, occurrence of dead zone and eddy flow was confirmed in the opposite side.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.72-72
• /
• 2015

최근 이상기후로 집중호우와 강우패턴이 변화하고 있다. 하지만 변화하는 환경을 고려하지 않은 내배수시설 설계로 내수 침수 피해가 증가하여 인명 및 재산 피해가 급증하고 있다. 이에 도시지역의 내수침수에 대한 대책으로 재내지의 초과 우수를 하천으로 강제 배수시키기 위한 빗물펌프장의 역할이 점점 중요해지고 있다. 도심지역의 집중호우에 대응하기 위해서는 빗물펌프장의 목표 배수량을 실제 배수할 수 있는지에 대한 여부가 도시지역의 내수침수를 효율적으로 방어하는데 있어 중요한 요소가 될 것이다. 하지만 현재 빗물펌프장의 설계 시 펌프 흡입부 내 흐름특성을 고려하지 못하고 있어 펌프의 효율에 대한 불확실성이 큰 것이 사실이다. 따라서 펌프 가동 시 흡입부 주변의 흐름특성에 대한 연구가 필요하다. 기존 펌프 흡입부의 실험적 연구에서는 색소를 이용한 vortex의 생성 위치 및 경향을 정성적으로 파악하거나 ADV등의 유속계를 이용하여 흡입부 주변의 흐름특성을 지점별로 분석하는 연구들이 수행되었다. 하지만 빗물펌프장의 펌프 흡입부 주변의 흐름은 펌프 가동에 따라 매우 복잡한 와류가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해서는 정량적인 유속장 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 비접촉식 유속 측정이 가능하고 유속장 측정이 가능하다는 장점을 갖고 있는 입자영상유속계(PIV: Particle Image Velocimetry)를 이용하여 펌프 흡입부 주변의 흐름특성을 분석하였다. 펌프 흡입부의 흐름특성을 분석한 결과 흡입관 내 유속분포의 편중 현상에 접근유속의 영향이 큰 것으로 나타났다. 또한 흡입유속에 비해 접근유속이 빠른 경우 흡입관 내 유속분포는 상류측에서 횡방향 와류가 발생하여 흡입에 방해가 되는 것을 확인하였고, 하류측으로는 흡입 방향으로 유속이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 향후 펌프 흡입관내 상류측부분의 와류를 감소시키기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.50-50
• /
• 2019

최근 국지성 호우 및 하천 제방의 노후화로 인한 제방 붕괴 피해가 빈번히 발생하면서 제방의 안정성 및 표면 보강을 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 제방 붕괴에 따른 피해 최소화 및 대책을 수립하기 위한 방법으로 시멘트와 같은 지구온난화를 야기시키는 물질이 아닌 친환경 신소재 바이오폴리머를 흙과 혼합한 재료를 활용하여 제방의 내구성을 강화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 안동하천실증연구센터에서는 현장토를 사용하여 높이 1 m, 폭 3 m, 사면경사 1 : 2, 총 길이 5 m 의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 공동연구기관인 카이스트에서 개발된 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일을 제방 전면에 일정 두께로 피복하여 월류 발생에 따른 제방 안정성 평가 실험을 수행하였다. 1차 실험은 흙 제방 조건이며, 2 3차 실험은 제방 표면에 5 cm 두께로 신소재가 피복된 조건으로 안정된 결과 도출을 위해 반복 실험을 수행하였다. 제방 천단면 및 사면에서의 유속분포를 측정하기 위해 드론 및 비디오카메라를 활용한 LSPIV 기법을 적용하여 실험조건에 따른 표면유속과 월류 흐름이 제방 붕괴에 미치는 영향에 대해 비교분석하였다. 또한 그래픽 소프트웨어를 이용한 픽셀기반 영상분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하여 신소재 피복에 따른 붕괴 지연효과 분석을 통한 신소재 활용 제방의 현장 적용가능성 및 안정성을 평가하였다. 본 연구결과, 흙 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식현상이 전개되어 유속분포가 집중되고 있었으며, 이후 발생하는 강한 수직흐름으로 인해 입자추적을 통한 분석이 더 이상 불가능하였다. 신소재 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식은 발생하지 않았으며 일정시간동안 유속분포가 유지되었다. 지속적인 월류 흐름으로 인해 제방 끝단에서 침식이 발생하였으며 이때 최대 유속은 3.3 m/s 로 나타났다. 또한 픽셀기반 분석을 통해 30초 단위로 표면손실률을 산정한 결과, 신소재 활용 제방(2, 3차)의 경우 같은 실험조건에도 불구하고 최종 붕괴시간은 약 3배의 차이를 보였으며, 양생 과정에서의 크랙 발생을 최소화한다면 월류 발생 시 상당한 붕괴지연효과가 있는 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.17 no.2
• /
• pp.110-116
• /
• 2005

This paper deals with interaction between two bubbles or particles and flow around them, visualized by a moving object flow image analyzer(MOFIA) consisting of a three-dimensional (3D) moving object image analyzer(MOIA) and two-dimensional particle image velocimetry(PIV). The experiments were carried out for rising bubbles or particles of various densities, sizes, and/or shapes in stagnant water in a vertical pipe. In the MOFIA employed, 3D-MOIA was used to measure particles or bubbles motion and PIV was used to measure fluid flow, The experimental results showed that the interaction was characterized by the shape, size and density of two particles or bubbles.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.32 no.4
• /
• pp.297-302
• /
• 2008

We present an electrical particle velocity profiler using particle transit time across uneven inter-gap electrodes. We measure both the particle position and velocity from the voltage signals generated by the particles passing across sensing electrodes, thus obtaining the velocity profile of the particles in a microfluidic channel. In the experimental study, we use polystyrene microparticles to characterize the performance of the electrical particle velocity profiler. The particle velocity profile is measured with the uncertainty of 5.44%, which is equivalent to the uncertainty of 5% in the previous optical method. We also experimentally demonstrate the capability of the present method for in-channel clogging detection. Compared to the previous optical methods, the present electrical particle velocity profiler offers the simpler structure, the cheaper cost, and the higher integrability to micro-biofluidic systems.