• Water for future
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• v.27 no.2
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• pp.111-120
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• 1994

In this experimental research, the maximum scour depth at pier was studied. The model of the pier of San Gye bridge in the Bocheong stream was set for experimental pier scour studies. Several model verification processes were conducted through the roughness comparisons between model and prototype, pursuring scour depth variations with time depending upon channel bed variation, the comparison of the ratio between falling velocities and shear velocities in the model and prototype, and the comparison of pier scour between experimental data and field measuring data. The experiments were conducted in the free flow conditions and pressure flow conditions. The maximum scour depth at piers in the pressure flow conditions is twice as much as compared to the free flow conditions. Also, the maximum scour depth variations are indicated in the figures based on the Froude numbers, opening ratios, water depths and approaching angles in the free surface flow conditions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.360-360
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• 2016

도시 배수 시스템에서 유입유량이 관거의 만관 상태를 초과하거나 하류 흐름 때문에 발생하는 역류의 영향을 받는다면, 관거 시설은 과부하(surcharge) 상태인 압력흐름이 된다. 중력흐름 상태에서 맨홀의 수두 손실은 일반적으로 무시되지만, 과부하 맨홀에서의 수두 손실은 중요하며, 우수 관거 시스템의 전체 손실에 상당한 부분을 차지하게 된다. 이러한 현상은 여러 개의 맨홀을 가지는 도시 배수 시스템에서 특히 중요한 사항이 된다. 따라서 관거 시설 내 맨홀에서의 수리적 에너지 손실에 대한 연구와 보다 구체적인 설치 기준의 제시가 요구되고 있는 실정이다. 특히 배수관거 시스템의 하류부에 설치되는 4방향 합류맨홀은 맨홀으로 유입되는 주 유입관과 측면 유입관의 유입흐름의 영향으로 맨홀 내의 유수교란에 의한 흐름특성이 복잡하므로 이에 따른 흐름특성의 변화를 분석하고 에너지 손실을 연구할 필요가 있다. 그러므로 우수 관거 시스템의 우수 배제 능력을 증가시켜 도심지의 침수를 방지하기 위한 관거시설의 적정 설계 기준이 필요하며, 합리적인 설계 기준을 제시하기 위하여 과부하 4방향 합류 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적, 시간적 한계를 극복하고 과부하 4방향 합류맨홀에서의 복잡한 흐름특성을 분석하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 FLUENT 6.3 모형을 선택하였다. 합류맨홀 및 접합 관거의 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 맨홀과 연결관의 합류부분에서는 사면체 격자로 구성하고 합류부분을 제외한 구간에서는 6면체 격자로 구성하였으며, 각 격자의 면은 가능한 사각형 또는 삼각형의 형태를 취하도록 하였다. 합류맨홀 모형의 벽면에는 No-Slip 경계조건을 부여하였으며, 유입부에는 속도 조건, 유출부와 맨홀의 자유수면 부분의 경계에서는 대기압 조건을 부여하였다. 수리모형 실험 결과와 비교하기 위하여 유입 관거의 유속 조건을 수리 모형실험의 조건과 동일하게 채택하여 수치모의를 수행하였다. 수치모형의 적용 결과 맨홀 내에서의 유속변화, 수심변화 및 압력변화에 대해서는 수리모형 실험 결과와 유사한 경향을 나타내고 있으며, 수치모형에 의하여 산정된 4방향 합류맨홀에서의 손실계수 값과 수리모형 실험에 의하여 산정된 손실계수 값이 유사하므로 우수 관거 시스템의 4방향 합류맨홀에서의 흐름 변화 및 손실계수 예측하는 데에 있어서 FLUENT 6.3 모형은 사용 가능하리라 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.5
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• pp.467-475
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• 1997

In this study, breakwater model which has several outlet pipes to discharge heated water is settled in the experimental open channel and velocity distribution of wall jet is measured. Numerical simulation of velocity structure of wall jet using 3-dimensional computer model. Fluent model, is also carried out. The calculated results are verified with the experimental results and the flow characteristics of wall jet are investigated. The length of zone of flow establishment of wall jet is shorter than that of free jet, and the diminution rate of jet centerline longitudinal velocity is larger than that of free jet. Characteristics of buoyant jet and non-buoyant simple jet simulated by Fluent model are compared. Near the outlet pipe, in the region where x/lQ is over 15, this is reversed. Comparison of vertical distribution of longitudinal velocity shows that positive velocity of non-buoyant jet is bigger than that of buoyant jet in the bottom layer and in the upper layer, negative velocity of non-buoyant jet is bigger too. Flow separation in free surface of the buoyant jet occurs in smaller distances from the outlet than the non-buoyant jet. Buoyant jet expands faster than the non-buoyant jet in vertical direction.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.3
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• pp.833-840
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• 2014

This study presents numerical simulation of turbulent flows in a rectangular open-channel that has a width-to-depth ratio of 2 using the source code provided by OpenFOAM. Large eddy simulations are carried out by solving the filtered continuity and momentum equations numerically. For the non-isotropic residual stress term, Smagorinsky's (1963) model is used. The flow in the open-channel whose width-to-depth ratio is 2, from experiment of Tominaga et al. (1989), is simulated numerically. Simulation results are compared with measured data by Tominga et al. (1989) and Nezu and Rodi (1985) and with LES data by Shi et al. (1999). Comparisons revealed that the model simulates the mean flow and turbulence statistics well. Specifically, the model reproduced the inner secondary currents located at the corner of sidewall and free surface successfully. In addition, the vortical component of turbulence intensity shows bulged contours towards the bottom edge.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.1011-1019
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• 2021

This study presents numerical simulations of submerged jump and washed-out jump resulted from the flow over the embankment type weir. Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations are solved with the k-𝜔 SST turbulence model. Validations are carried out using the experimental results in the literature, revealing that computed roller shape, free surface, and mean velocity are in good agreement with measured data. The volume fractions of water of the submerged jump and washed-out jump are compared, and the characteristics of the two flows from the double-averaged volume fractions of water are presented. The condition under which the transition occurs from the submerged jump to washed-out jump is presented by the relation between the relative embankment length and submergence factor via numerical simulations by changing the weir length, discharge, and tailwater depth.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.1
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• pp.19-30
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• 2001

A laterally averaged 2-dimensional hydrodynamic model is newly developed. The coordinate system is first transformed to minimize the effects of irregularity of bottom and surface. The advection terms of the governing equations are then discretized by an upwind scheme. By employing an explicit scheme for longitudinal direction and an implicit scheme for vertical direction, the model is free from restriction of temporal step size caused by a relatively small grid ratio. To demonstrate the applicability of the model, calculated time histories of free surface displacements and distributions of velocity and salinity are compared with the field measurements of the Keum River Estuary before construction of the estuary dam. A reasonable agreement is observed between them.

• Water for future
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• v.29 no.2
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• pp.221-233
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• 1996

To investigate the hydrodynamic characteristics of a two-dimensional buoyant surface jet, the most important factors of the numerical analysis are the evaluation of the free surface and the turbulence transportation under the stratification. In present study, a numeriacal simulation model used with the semi-implicit method for pressure-linked equations (SIMPLE), the non-hydrostatic approximation and the algebraic stress model (ASM) is applied to investigate the vertical structure of internal flow hydrodynamically. The ASM enables to take account of anisotropy of turbulence, the damping effects of the density interface, and the free surface on the turbulence structure accurately. The ASM tested produces better agreement than the $\kappa-\varepsilon$ model with measurements by Nakatsuji (1984) on the flow development and turbulence structure. Applicability of the ASM to a two-dimensional buoyant surface jet is examined through comparison with experimental data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.17-17
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• 2021

계획하폭의 수리설계는 수문분석에 의하여 결정되는 설계홍수량을 주변지역 주택이나 농지 침수를 방지하지 않도록 하도내에서 수위를 과다하게 상승시키지 않은 상태에서 안전하게 하류로 소통시킬 수 있는 가장 경제적인 하도의 폭을 결정하는 것이라 할 수 있다. 현재 소하천 하폭의 수리설계는 지형 또는 현장 여건에 따라 계획홍수량을 결정하고, 경험식에 의한 방법 또는 도식에 의한 방법(방정식과 수리학 공식에 의한 방법)등을 이용하여 하류수위를 산정함으로써 이루어진다. 그러나 하도내 흐름이 자유수면을 가지는 개수로 흐름인 경우 도표 또는 간략화된 경험식을 이용해서는 정확한 하폭을 산정할 수 없다. 기존에 개발된 계획하폭 경험식은 홍수량에 기반한 단일 회귀식과 다양한 하천특성과 흐름특성을 이용한 다중 회귀식으로 구분된다. 그러나 현재 계획하폭 결정에 가장 많이 사용되는 경험식은 홍수량을 이용한 단일 회귀식인데, 이들은 자료수집의 어려움 때문에 지역과 하천특성을 고려하지 않고 모든 하천에 적용 가능하도록 개발되어 적용 시 세심한 주의가 요구된다. 본 연구에서는 기존의 경험식을 보완함으로써 적용성을 제고하기 위하여 전국 소하천을 지역에 따라 세분화하고 흐름특성과 하천특성 자료를 수집하였다. 이렇게 수집된 자료를 위치에 따라 세분화하고 기존에 개발된 경험식과 동일한 형태로 계획하폭 경험식을 개발하였다. 개발된 경험식을 검증하는 방법은 자료를 두 개의 그룹으로 분리하고 개발에 사용되지 않은 자료 그룹을 사용함으로써 검증의 신뢰성을 확보하였다. 더불어 기존의 경험식과 비교하는 방법으로 개발된 회귀식의 적용성을 검증하였다. 본 연구에서 개발한 계획하폭 경험식은 지역특성과 흐름특성을 고려한 계획하폭 산정에 활용이 가능함으로써 홍수에 안전한 소하천 수리설계에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2010.10a
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• pp.46-47
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• 2010

추진기와 타가 놓여있는 선미부에서의 난류 유동에 의한 저항을 증가시키는 요인이 집중되어 있다. 트랜섬 선미를 가지고 있는 선박의 경우 선미선형에 의한 저항의 형태가 달라진다. $Re=2.8{\times}10^5$의 균일흐름에서, 선저와 트랜섬이 이루는 각도를 각각 $45^{\circ}$, $90^{\circ}$, $135^{\circ}$로 변형하여 선미선형을 선정하였으며, 자유 수면에서 모델의 하부까지의 깊이는 동일하게 적용하였다. 선저가 끝단에서 트랜섬 선미형상에 의해 급격한 각도를 이루는 지점에서 상하로 맥동하는 유동특성이 나타나며, 각도가 증가 할수록 와의 형태가 작아져 난류의 발생이 감소하였다.