• Title/Summary/Keyword: 흐름유도

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A study on the storage performance of gabion weir for the supply of raw water for artificial recharge (대수층함양 원수공급을 위한 돌망태 취수보의 저류성능)

  • Han, Il yeong;Lee, Jae joung;Kim, Gyoo bum
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2020.06a
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    • pp.26-26
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    • 2020
  • 하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.

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Discussion on Optimal Shape for Wave Power Converter Using Oscillating Water Column (진동수주형 파력발전구조물의 최적형상에 대한 검토)

  • Lee, Kwang-Ho;Park, Jung-Hyun;Baek, Dong-Jin;Cho, Sung;Kim, Do-Sam
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.23 no.5
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    • pp.345-357
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    • 2011
  • Recently, as part of diversifying energy sources and earth environmental issues, technology development of new renewable energy using wave energy is actively promoted and commercialized around Europe and Japan etc. In particular, OWC(Oscillating Water Column) wave power generation system using air flow induced by vertical movement of the water surface by waves in an air-chamber within caisson is known as the most efficient wave energy absorption device and therefore, is one of the wave power generation apparatus the closest to commercialization. This study examines air flow velocity, which operates turbine(Wells turbine) directly in oscillating water column type wave power generation structure from two-and three-dimensional numerical experiments and discusses optimal shape of oscillating water column type wave power generation structure by estimating the maximum flow rate of air according to change in shape. The three-dimensional numerical wave flume was applied in interpretation for this study which is the model for the immiscible two-phase flow based on the Navier-Stokes Equation. From this, it turned out that size of optimal shape appears differently according to the incident wave period and air flow is maximized at the period where minimum reflection ratio occurs.

Seepage Characteristics of Embedded Rock Layer Under the Earth Fill (성토제 하부에 매설된 사석층의 침투특성)

  • Lee Haeng-Woo;Chang Pyoung-Wuck
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.21 no.8
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    • pp.63-72
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    • 2005
  • Rocks are dumped to soft marine ground in order to improve trafficability and construction conditions in the tideland reclamation construction sites. Though this rock layer under earth fill has caused in a serious seepage problems after construction, seepage behaviors of this embankment structure is not correctly investigated. Water flow through rock layers is, in general, known as Non-Darcy's flow. However, the embedded rock layer under earth fill is not known whether its flow is governed by Darcy's or Non-Darcy's law. Therefore, a numerical analysis, laboratory model test and filed investigations were performed for analyzing the those seepage characteristics in this research. Results show that there is significance of $95\%$ of confidence between observed heads and seepage rates, and the calculated ones by SAMTLE which is developed under the assumption that the water flows through the two-layer system obey the Darcy's flow. And after operating the hydraulic gradient(i) of $0.10\~0.55$ upon laboratory model, these seepage characteristics of the embedded rock layer show that Reynolds Numbers are less than 10 and the relationship between these velocities of rock layer(v) and hydraulic gradients(i) is linearly proportional with more than 0.79 of the coefficient of correlation $(R^2)$. And the Reynolds Number of the velocity calculated by the relation of v=ki in the embedded rock layer of OO sea dike is $1\~6$. It shows also laminar flow. Based on these results, it is concluded that the seepage characteristics of embedded rock layer under earth fill can be laminar and Darcy's flow.

Investigation for flow characteristics of ice-harbor type fishway installed at mid-sized streams in Korea (국내 중소하천에 설치된 아이스하버 어도 내부 흐름 특성 규명)

  • Baek, Kyong Oh;Min, Byong Jo
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.55 no.1
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    • pp.33-42
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    • 2022
  • In this study, flow patterns in the ice-harbor fishway were analyzed according to fluctuations of the upstream water level, an increase of weir interval, and the presence or absence of orifices using a three-dimensional commercial numerical model, Flow-3D. In order to prove the suitability of the numerical simulation results, the flow velocity and flow rate at the exit of the fishway were observed using a 3D ultrasonic velocimetry on an actual ice-harbor fishway installed downstream of the Daegok bridge in Gyeongan-Cheon. Four types of turbulence modules can be selected for the Flow-3D model. As a result of verification with observation data, the RNG model best described the flow characteristics in the ice-harbor fishway. The velocity structure in the fishway according to fluctuations of the upstream water level was simulated. The results showed that the plunging flow and the streaming flow were mixed at the lowest water level. When the water level increased about 10 cm or more from the lowest water level, the plunging flow disappeared in all pools and only the streaming flow occurred. Contrary to expectations, even when the water level is rose a little, the flow simply occurred mainly on the streaming flow. If the interval between the weirs is increased, both the plunging flow and the streaming flow are showed continued even if the water level rises. In addition, compared to the case where there are no orifices at the bottom of the weirs, the plunging flow tends to be generated in several pools. It is necessary to prevent blocking orifices through active management so that various flow patterns in the fishway can be generated in multiple pools.

A depth-integrated numerical model considering the secondary flows in the channel bend (만곡부 이차류 특성을 고려한 수심 적분된 2차원 수치모형)

  • Kim, Tae-Beom;Choi, Byung-Woong;Choi, Sung-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.555-559
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    • 2009
  • 난류응력은 순간속도성분을 시간평균성분과 편차성분의 합으로 보고 Navier-Stokes 방정식으로부터 Reynolds 방정식을 유도할 때 나타나게 된다. Reynolds 방정식으로부터 수심 적분된 천수방정식을 유도하는 과정에서 시간 평균된 유속성분을 수심 적분된 유속성분과 편차성분의 합으로 본다면, 분산응력 (dispersion stress)이라고 하는 추가적인 새로운 항이 잔류하게 된다. 점성응력, 난류응력, 그리고 분산응력을 통칭하여 유효응력 (effective stress)이라고 한다. 일반적으로 수심에 비해 수로 폭이 넓은 개수로에서는 유효응력이 흐름특성의 수치 근사해에 큰 영향을 미치지 못한다고 가정하여 2차원 수심적분 모형에서 유효응력을 생략하기도 한다. 또한 유효응력을 적용하더라도, 점성응력이 난류응력에 비해 무시할 만큼 작다고 가정하여 난류응력만을 적용하며, 분산응력은 무시된다. 하지만 만곡부에서는 원심력과 편수위로 인한 횡방향 압력의 불균형이 발생하기 때문에, 만곡부의 이차류가 발생되며, 유속의 연직방향 분포도 일정하지 않게 된다. 따라서 본 연구의 목적은 만곡부의 이차류 특성을 수심적분 2차원 모형에 반영하기 위해 분산응력을 고려한 모형의 개발 및 검증이다. 불규칙한 모의영역을 원활히 나타낼 수 있도록 곡선좌표계를 사용하는 여타 모형들과 달리 유한유소법을 이용하여 수치해를 구하며, 따라서 x, y 좌표축을 사용하는 데카르트 좌표계를 사용하여 지배방정식을 나타낸다. 분산응력의 유 무에 따른 수치결과를 Rozovskii의 $180^{\circ}$ 만곡수로 실내실험 자료와 비교하여 개발 모형을 검증한다.

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타이타늄 소재의 치과용 임플란트 표면처리 기술

  • Kim, Myeong-Deok
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.20.1-20.1
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    • 2011
  • 타이타늄의 내부식 특성은 분해하기 어려운 산화물의 보호피막을 형성 함으로서 무독성의 생체친화적 성질을 가지고 있어 심장밸브, 인공 뼈 등 신체 조직의 이식에 사용될 만큼 인체에 무해한 금속으로 의료용으로 많이 응용되고 있다. 본 강연에서는 생체재료로써 의료용 타이타늄의 적용현황을 소개하고, 이를 통해 타이타늄의 가치를 다시 한번 재고하고자 한다. 타이타늄 임플란트에서 그 표면과 골사이의 골유착(osseointegration)은 성공적인 임상결과를 얻기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 1960년대에는 기계가공 된 매끈한 형태의 타이타늄 표면을 시작으로 골유착을 얻고자 하였다. 이러한 시도를 통해 임플란트가 점차 대중화 되면서 1980년대 부터 타이타늄 표면과 골과의 유착을 조기에 실현하고, 골유착 강도를 강화하기 위해 다양한 표면기술이 개발 되기 시작하였다. 크게는 1. 표면적 증대 기술, 2. 화학적 방식을 통한 표면기술, 3. 생체활성 유도형 표면기술, 4. 서방출 등을 응용한 골유도 및 활성 조절형 표면기술 등이 개발되어 제품화 되거나 그 연구가 진행 중에 있다. 다양한 표면기술에 대한 흐름을 이해하고 이에 대한 장, 단점을 이해함으로써 앞으로 기술적으로 극복해 나가야 할 과제를 제시하고자 한다. 또한 다양한 표면기술에 대한 유효성과 그에 대한 중, 장기 안전성에 대한 중요성을 이해하고 이를 평가하기 위한 여러 가지 절차와 방법 소개를 통해 신뢰성 있는 연구개발이 될 수 있기 바란다.

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Derivation of Subcompartment Heat Transfer Correlation from HDR Tests (HDR 실험에 근거한 격납용기 구분방내의 열전달 상관식 도출)

  • Lee, Un-Chul
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.19 no.2
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    • pp.77-84
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    • 1987
  • Statistical evaluation for the heat transfer correlation in the containment subcompartments is carried out from HDR experimental data. Heat transfer data for three HDR blowdown tests, V.42, V.43 and V.44, are analyzed to deduce the correlation. As Uchida already proposed, air-to-steam density ratio is proven to be the most affecting parameter in this study. Here Uchida heat transfer correlation is revised by including temperature difference between the atmosphere and the wall surface, and atmospheric pressure. In addition to these dependencies, atmospheric turbulence and time factor may be included in the model. This implication, however, is not successful, because turbulence and transient phenomena were not adequately quantified in the HDR program. It is concluded that a strong correlation exists between the heat transfer coefficient and temperature differences, specially for forced circulation conditions.

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A Comparison of Aerodynamic Prediction Methodologies for Missile Configurations (유도무기 형상의 공력 특성 예측 방법 비교)

  • Noh, Kyung-Ho;Kang, Donggi;Kim, Jaehyun;Kim, Young Jin
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.50 no.11
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    • pp.755-762
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    • 2022
  • The wind tunnel test data for the missile configuration were compared with analysis results using various semi-empirical code and CFD analysis code. The three types of configurations were used for comparison including 2 types of main wing, inline and interdigitate configuration that the main wing and tail intersect. Additionally, it was confirmed that the vortex flow was accurately predicted by comparing the CFD analysis result with the flow visualization test result.

Nonhydrostatic Effects on Convectively Forced Mesoscale Flows (대류가 유도하는 중규모 흐름에 미치는 비정역학 효과)

  • Woo, Sora;Baik, Jong-Jin;Lee, Hyunho;Han, Ji-Young;Seo, Jaemyeong Mango
    • Atmosphere
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    • v.23 no.3
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    • pp.293-305
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    • 2013
  • Nonhydrostatic effects on convectively forced mesoscale flows in two dimensions are numerically investigated using a nondimensional model. An elevated heating that represents convective heating due to deep cumulus convection is specified in a uniform basic flow with constant stability, and numerical experiments are performed with different values of the nonlinearity factor and nonhydrostaticity factor. The simulation result in a linear system is first compared to the analytic solution. The simulated vertical velocity field is very similar to the analytic one, confirming the high accuracy of nondimensional model's solutions. When the nonhydrostaticity factor is small, alternating regions of upward and downward motion above the heating top appear. On the other hand, when the nonhydrostaticity factor is relatively large, alternating updraft and downdraft cells appear downwind of the main updraft region. These features according to the nonhydrostaticity factor appear in both linear and nonlinear flow systems. The location of the maximum vertical velocity in the main updraft region differs depending on the degrees of nonlinearity and nonhydrostaticity. Using the Taylor-Goldstein equation in a linear, steady-state, invscid system, it is analyzed that evanescent waves exist for a given nonhydrostaticity factor. The critical wavelength of an evanescent wave is given by ${\lambda}_c=2{\pi}{\beta}$, where ${\beta}$ is the nonhydrostaticity factor. Waves whose wavelengths are smaller than the critical wavelength become evanescent. The alternating updraft and downdraft cells are formed by the superposition of evanescent waves and horizontally propagating parts of propagating waves. Simulation results show that the horizontal length of the updraft and downdraft cells is the half of the critical wavelength (${\pi}{\beta}$) in a linear flow system and larger than ${\pi}{\beta}$ in a weakly nonlinear flow system.

Derivation of the First-Order Mass-Transfer Equation for a Diffusion-Dominated Zone of a 2-D Pore (2차원으로 구현한 다공성 매질의 확산주도영역에 관한 1차 물질이동 방정식의 유도)

  • Kim, Young-Woo;Seo, Byong-Min;Hwang, Seung-Min;Park, Cha-Sik
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.34 no.2
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    • pp.99-103
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    • 2010
  • A new analytic solution was derived for the diffusion into or from an immobile zone of a rectangular 2-D pore. For a long time, the new solution converges to a traditional mobile-immobile zone (MIM) model, but only if the latter is used with an apparent initial concentration that is smaller by almost 20% than the true one. This is the tradeoff for using a simple MIM model instead of an exact model based on the diffusion equation. The mass-transfer coefficient was found to be constant for a sufficiently long time; it was proportional to the molecular diffusion and inversely proportional to the square of the pore depth. The mass-transfer coefficient was time-dependent for a sufficiently short time and may be significantly larger than its asymptotic value.