• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.105-105
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• 2019

보나 여수로와 같은 수공구조물의 주변에서 발생하는 흐름 거동은 구조물 모서리에서 발생하는 흐름분리(flow separation)와 이에 따른 전단층(shear layer)과 재순환(recirculation) 흐름 영역의 발달 그리고 분리된 흐름의 재부착(reattachment)이 특징이다. 공학적으로 난류의 해석에 있어서 이러한 흐름 거동들을 정확하게 예측하는 것은 수공구조물 설계에 있어서 중요하다. 이 연구에서는 흐름 분리와 재순환 영역의 발달 그리고 흐름 재부착을 포함하는 후방계단(backward-facing step) 흐름을 155,000의 레이놀즈수 조건에서 하이브리드 RANS/LES 모델을 적용하여 해석결과를 평가한다. 하이브리드 모델로는 벽에 인접한 격자의 해상도에 상대적으로 민감하지 않은 SST(shear-stress transport) 난류 모델을 이용하는 DES(detached-eddy simulation) 기법을 적용하였다. 계단 높이가 h인 계산영역은 흐름방향 길이가 34h, 높이는 계단 상류와 하류에서 각각 1h와 2h 그리고 폭은 $2{\pi}$이다. 계단은 상류단으로부터 10h 하류부 지점에 위치한다. 경계조건으로 상부와 하부 벽면에 대해서는 비활조건을 적용한다. 상류부 수로에서 완전 발달한 흐름을 재현하기 위해서 유입경계조건은 유입부 하류 $2{\pi}h$ 지점에서 계산된 유속과 난류량을 매핑(mapping)기법을 이용하여 반복적으로 적용한다. 총 3.1백만개와 7.3백만개의 셀로 계산영역을 구현한 두 개의 계산격자 그리고 약 3.1백만개의 셀을 이용했지만 벽면 근처에서의 격자 구성을 다른 방식으로 설정한 두 가지 격자를 이용하여 격자 해상도가 DES 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석결과는 본 연구에서 상류단 조건으로 적용한 매핑기법이 대상 수로에서 완전 발달한 흐름을 잘 재현함을 보여주며, 합리적인 DES 해석 결과를 얻기 위해서는 벽에 수직한 방향으로 적절한 격자의 해상도와 분포가 필요함을 보여준다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.306-306
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• 2020

횡월류위어(side weir)는 하천의 수위가 한계수위 이상으로 상승할 경우 본류로부터 저류지나 분수로(distributary channel)로 흐름을 전환하기 위하여 사용하는 수공구조물로 강변저류지나 off-line저류지의 유입부에 흐름방향과 평행하게 설치되어 유량관리 및 전환, 홍수통제, 에너지 소산, 수위조절, 일정 유량의 취수 및 분배, 초과 홍수량의 전환 등의 목적으로 이용되는 구조물이다. 횡월류 위어의 월류 흐름은 일반위어와 같이 위어마루부 직각방향으로 흐르지 않고 본류 흐름특성에 따라 비스듬하게 유입된다. 이러한 흐름특성으로 횡월류위어 월류량은 본류의 하폭, 흐름특성, 위어길이 및 설치위치 등에 따라 각기 다르게 산정된다. 현재 국내에서 진행된 횡월류위어 흐름특성에 관련된 연구는 대부분 직선수로에 집중되어 있으며 사행하천의 흐름특성에 따른 연구는 부족한 실정이다. 금회 연구에서는 3차원 상용프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 사행하천구간 유입부 설치위치 특성에 따른 횡월류 위어 유입흐름 특성을 분석하였다. 사행하천 구간 횡월류위어 설치위치에 따른 3차원 흐름해석을 위해 AUTO CAD 프로그램을 이용하여 수로길이 30m, 수로폭 2m의 구형 사행수로를 구성하였고, 횡월류위어 유입부 위치를 20°~120°로 변화시키며 수치모형실험을 수행하였다. 해석결과 수로흐름은 유입부 설치각이 작을수록 상·하류 수위차가 작아지며 유속이 감소하며 설치위치각이 클수록 수로내 평균유속은 증가하는 것으로 확인되었다. 유입부 설치각이 작을수록 방류량이 증가하여 수로내 흐름분리현상 증가하였고 이로인한 지체현상이 발생하는 것으로 확인되었다. 본 연구로 사행하천구간에 횡월류위어가 설치된 경우, 월류량과 수리학적 흐름특성을 해석할 때 3차원 수치모형실험이 유용한 해석도구로 이용될 수 있음이 확인되었다. 이후 수치모형실험이 수공구조물 설계 및 해석 시 참고자료로 이용 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.250-250
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• 2021

횡월류위어(side weir)는 하천의 수위가 한계수위 이상으로 상승할 경우 본류로부터 저류지나 분수로(distributary channel)로 흐름을 전환하기 위하여 사용하는 수공구조물로 강변저류지나 off-line저류지의 유입부에 흐름방향과 평행하게 설치되어 유량관리 및 전환, 홍수통제, 에너지 소산, 수위조절, 일정 유량의 취수 및 분배, 초과 홍수량의 전환 등의 목적으로 이용되는 구조물이다. 횡월류 위어의 월류 흐름은 일반위어와 같이 위어마루부 직각방향으로 흐르지 않고 본류 흐름특성에 따라 비스듬하게 유입된다. 이러한 흐름특성으로 횡월류위어 월류량은 본류의 하폭, 흐름특성, 위어길이 및 설치위치 등에 따라 각기 다르게 산정된다. 현재 국내에서 진행된 횡월류위어 흐름특성에 관련된 연구는 대부분 직선수로에 집중되어 있으며 사행하천의 흐름특성에 따른 연구는 부족한 실정이다. 금회 연구에서는 3차원 상용프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 사행하천구간 유입부 설치위치 특성에 따른 횡월류 위어 유입흐름 특성을 분석하였다. 사행하천 구간 횡월류위어 설치위치에 따른 3차원 흐름해석을 위해 AUTO CAD 프로그램을 이용하여 수로길이 30m, 수로폭 2m의 구형 사행수로를 구성하였고, 횡월류위어 유입부 위치를 20°~120°로 변화시키며 수치모형실험을 수행하였다. 해석결과 수로흐름은 유입부 설치각이 작을수록 상·하류 수위차가 작아지며 유속이 감소하며 설치위치각이 클수록 수로내 평균유속은 증가하는 것으로 확인되었다. 유입부 설치각이 작을수록 방류량이 증가하여 수로내 흐름분리현상 증가하였고 이로인한 지체현상이 발생하는 것으로 확인되었다. 본 연구로 사행하천구간에 횡월류위어가 설치된 경우, 월류량과 수리학적 흐름특성을 해석할 때 3차원 수치모형실험이 유용한 해석도구로 이용될 수 있음이 확인되었다. 이후 수치모형실험이 수공구조물 설계 및 해석 시 참고자료로 이용가능할 것으로 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.3 no.1
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• pp.14-21
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• 2016

This study investigated the behavior of sediment bars in a compound channel with a drop structure. Flow was separated into side banks by alternate bars, and flow was concentrated into the downstream of bar fronts. The bed downstream of a drop structure degradated due to the concentrated flow from it. Bar shapes were kept by the influence of their shapes upstream. Alternate bars, central bars, and multiple bars were developed as the width to depth ratio increased, and the number of bars increased. The bar in the downstream of a drop structure decreased in length due to the concentration of flow and its disturbance.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.388-392
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• 2015

본 연구에서는 고정하상 직하류부에서 발생하는 국부세굴현상을 분석하기 위해서 이동상 수리실험을 수행하였다. 순환식 유량공급이 가능한 개수로 실험장치에 아크릴로 제작된 사각형 모형을 설치하고 하류에 균일한 입경의 모래를 설치하여 다양한 수리조건과 시간변화에 따른 하상고의 변화를 측정하였다. 그리고 측정된 하상고 자료로부터 시간별 최대세굴심의 크기를 산정하여 분석하였다. 그 결과 세굴심의 상류부 경사는 일정한 값으로 유지되었고, 최대세굴심과 세굴공 길이, 최대세굴심 발생거리는 시간변화에 따라 증가폭이 점차적으로 감소하였다. 또한 세굴심의 시간변화식의 기울기와 경계지점에서의 수심평균 상대난류강도값과의 관계를 분석하였다. 세굴공 내에서는 하상근처에서 후류가 발생하고, 수심방향으로 유속편차가 극심하게 증가하는 분리전단층이 발생하였다. 본 연구에서 분석된 최대세굴심의 시간적 변화양상과 세굴심 내부에서 발생하는 흐름 및 난류강도 분포특성을 보다 면밀히 분석하여 세굴심의 발달에 영향을 미치는 인자를 이용하여 향후 적절한 세굴심의 예측식을 개발할 수 있고, 최대세굴심을 저감할 수 있는 방안을 제안할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.2
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• pp.143-153
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• 2005

Recently, the concern of groynes that provide us with various ecological environment and improvement of scenary near river as well as hydraulic improvement has greatly increased for naturalized river and ecological river restoration. However there is no adequate design guidelines in Korea. Furthermore there is lack of research for installation of groynes in Korea. Thus, in this study, we have conducted hydraulic modeling test for kinds of groyne and changes of permeability and made a study of the analysis for installation factor of groyne. Experimental conditions were the fixed bed model for flow pattern of groyne tip and separation length about changes of groyne length and permeability. The Experiments were conducted to measure velocity and drift angle at groyne tip. The main study kas measured the groyne tip velocity for a factor of scour and drift angle for velocity increase at center of channel. We have suggested the equation about groyne tip velocity rate(tip velocity/ approach velocity) and area rate(groyne area/ flow area). And In recirculation zone of groyne downstream, To study the basic data of groyne about installation interval has analyzed the change of separation length and incidence angle. We have suggested the equation about separation length rate(separation length/ groyne length), changes of permeability and installation angle.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.7
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• pp.653-667
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• 2008

The hydraulic model test for the L-type Groynes with "ㄱ" shape were conducted to analyze flow characteristics around these groynes. The results of model tests should be used for the fundamental information to design the L-type Groyne constructed in the field. Main hydraulic factors such as the velocity and thalweg line changes in main channel and separation area were analyzed in this study. The thalweg line is stream line where the maximum velocity occurs, and the separation area is a boundary of main flow and recirculation zone. Model tests with 5 different arm-lengths of the L-type Groynes were conducted changing the velocity. The LSPIV(Large Scale Particle Image Velocimetry) technique was used to measure and analyze the flow variation around the L-type Groynes. The velocity in main channel was increased 1.5 times and there was no effects of different groyne arm-length on the velocity changes. The width of thalweg lines $(T_{CL})$ was changed to $55{\sim}58%$ of chanel width, and the Froude number did not affect on the thalweg line $(T_{CL})$ and separation line $(S_h)$ changes.

• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.6
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• pp.2083-2099
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• 1991

An experiment has been carried out to investigate the aerodynamic effect of surface roughness on the characteristics of the turbulent separation and reattaching flow downstream of a backward-facing step. The distributions of boundary layer parameters, forward-flow fraction and turbulent stresses in the region near the reattachment point are measured with a split film sensor. It is demonstrated that the streamwise distributions of the forward-flow fraction in the recirculation and reattachment regions are similar, independent of the roughness. The reattachment length is found to be only weakly affected by the roughness. It is also shown that the velocity profile on the rough surface approaches to that of the equilibrium turbulent boundary layer faster than that on the smooth surface in the redeveloping region after reattachment.

• Journal of Korean Society of Transportation
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• v.23 no.7 s.85
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• pp.43-52
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• 2005

Signal timing transition has recently been highlighted with Adaptive Traffic Control Systems (ATCS) providing advanced traffic signal operation including real-time grouping of coordinated intersections. Signal timing transition occurs when such signal timings as cycles and offsets are changed at coordinated intersections. Setting a proper length of signal timing transition has become in interest for real-time coordination. This paper presents a study verifying the effects of different lengths of signal timing transition. Four different transition lengths were tested and compared in simulation environment. They include a single, double, treble, quadruple cycle length transitions. The number of cycles represents the ones used (interpolation) for transition. Signal timings were controlled to be adjusted uniformly and discretely during a transition period. Transition times considered in the test are within ranges of ${\pm}20$ percents of cycle lengths. It was found from the study that a single cycle transition performs better than or at least equal to the ones from the other with fifteen different operational conditions, which are developed based on a hypothetical arterial. It was suggested that a single cycle length transition be beneficial when amount of transition is within ${\pm}20$ percents of cycle lengths.