• 한국수자원학회논문집
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• 제52권2호
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• pp.115-123
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• 2019

잠기지 않은 수제 하류의 3차원 흐름구조에 Froude 수 변화가 미치는 영향을 알아보기 위한 수리모형 실험을 수행하였다. 3가지 Froude 수 조건에 대하여 초음파 유속계와 수위계를 이용하여 3차원 유속과 수심을 측정하였다. Froude 수는 시간평균유속 및 난류 특성의 전반적인 분포에는 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 Froude 수가 증가할수록 수제 위치의 흐름단면이 감소하고 제트 흐름 강도의 증가가 관찰되었다. 이 제트 흐름은 단면 내 최대 난류에너지 발생의 위치를 안쪽 제방으로 이동시키는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.986-990
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• 2005

본 연구는 입자영상유속계(PIV)와 일차원 프로펠러 유속계를 이용하여 개수로 흐름 외부영역의 연직 유속분포를 측정하고 분석하였다. 수리실험은 크게 두 가지 조건에 대해 수행하였다. 첫 번째는 하상조건에 따른 유속분포의 변화를 파악하였고 두 번째는 흐름특성, 특히 Froude 수의 변화에 따른 유속분포를 파악하였다. 측정 결과 바닥에서부터 최대유속 발생지점까지는 후류법칙과 잘 맞는 경향을 보였으나, 최대 유속발생지점으로부터 수표면까지는 유속이 감소하는 현상이 나타났다. 또한 외부영역의 유속분포는 조도보다 Froude 수의 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며 Froude 수가 증가함에 따라 유속감소 현상도 커지는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 최대유속과 표면유속의 차와 평균유속과 표면유속의 비가 Froude 수가 증가함에 따라 각각 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권8호
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• pp.707-717
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• 2016

본 연구에서는 직선 개수로 내에 설치된 수제 모형 주위에서 발생하는 난류 흐름의 특성을 알아보기 위하여 수리모형실험을 수행하였다. 실험은 Froude 수가 0.100과 0.185인 두 가지 흐름 조건에서 이루어졌다. 시간평균유속과 난류 응력을 구하기 위하여 초음파 유속계를 이용하여 3차원 순간 유속을 측정하였다. 실험 결과, 수제 하류에서 난류 응력이 큰 재순환 영역이 존재하는 것으로 확인하였다. Froude 수가 큰 경우와 작은 경우의 전반적인 평균 유속 분포는 유사하게 나타났으나, 최대 무차원 난류 응력과 최대 무차원 바닥 전단응력은 Froude 수가 증가할수록 차이를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.110-110
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• 2017

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 하상재료는 매우 중요하다. 예를 들어, 재료에따른 호안이나 하안의 보호능력이 떨어지거나 수리적 특성에 의해 쉽게 파손될 수 있으며, 구성물질에 의해 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 때문에 본 연구에서는 비독성 자연형 하상재료를 이용하여 홍수시 수리조건을 반영하여 상류에서부터 사류까지 다양한 Froude 수에 따른 저항력에 대한 실험을 진행하였다. 본 연구의 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 또한 각각의 조건에 따른 수리학적 특성의 변화를 비교하였다. 하상 재료는 콘크리트를 배제한 자연형 제방이나 하상에 사용되는 재료를 이용하여 비교하였으며 Foude 수는 일반적인 흐름의 상류에서 홍수 시, 고유량에서 발생하는 사류까지 다양한 범위에서 실험을 진행하였으며, 이러한 재료와 Froude 수에 따른 토양 유실에 대한 실험을 진행하였다. 토양 유실율의 측정 장비로는 초음파 변위계를 이용하여 실험 전, 후의 세굴심 변화를 이용하여 토양의 세굴면적을 수치화 시킨 수치로 적용하여 토양 유실율을 산정하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.510-521
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• 2008

본 연구에서는 해저관로의 국부세굴 특성을 고찰하기 위하여 파랑과 정상흐름이 결합된 흐름장에서 실험을 수행하였다. 조파장치와 흐름 발생장치를 이용하여 파랑과 흐름의 방향이 일치하는 경우와 반대인 경우에 대해서 검토하였다. 관경, 주기, 파고, 흐름속도 등을 변화시켜 가면서 해저관로 주변의 국부 세굴심을 측정하였다. 실험결과 최대평형 세굴심은 관경, 주기, 파고, 흐름속도가 증가할수록 증가하였다. 실험결과를 통하여, Shields 수, Froude 수, KC 수, 주기매개변수, Ursell 수, 수정 Ursell 수 및 유속비 등의 매개변수가 세굴심에 미치는 영향을 분석하였다. Froude 수와 Shields 수가 국부세굴을 일으키는 주요매개변수로 나타났는데, 이것은 파랑과 흐름이 결합된 흐름장에서 어느 한도 내에서는 흐름이 세굴을 지배하는 것을 보여준다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.405-414
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• 2010

본 연구에서는 세장형 파일의 국부세굴의 특성을 고찰하기 위하여 파랑과 정상흐름이 결합된 흐름장에서 실험을 수행하였다. 조파장치와 흐름 발생장치를 이용하여 파랑과 흐름의 방향이 일치하는 경우와 반대인 경우에 대해서 검토하였다. 관경, 주기, 파고, 흐름속도 등을 변화시켜 가면서 세장형 파일 주변의 국부 세굴심을 측정하였다. 실험결과 최대평형 세굴심은 관경, 주기, 파고, 흐름속도가 증가할수록 증가하였다. 실험결과를 통하여, Shields 수, Froude 수, KC 수, 수정 Ursell 수 및 유속비 등의 매개변수가 세굴심에 미치는 영향을 분석하였다. 단일 매개변수 중에서는 Froude 수가 파와 흐름이 결합된 경우 가는 파일 주변의 국부세굴을 일으키는 주요매개변수로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제23권6호
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• pp.865-870
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• 2009

In this study, the adequacy of Reynolds numbers and Froude numbers derived from about sixty domestic water treatment plants (WTPs) were analyzed in order to estimate the characteristics of hydraulic behavior within the rectangular shaped sedimentation basins used widely. From the results of analysis, most of domestic WTPs have satisfied the criteria regulated as that Reynolds number should less than 1,000(dimensionless). On the other hand, they have not been able to satisfy the Froude number criteria, which should be higher than $1.0{\times}10^{-6}$. The reasons why most of domestic WTPs could not satisfy the criteria are that its criteria basis has been not only inadequate, but also the concept of external flow occurred around a settling particle has been ignored. Accordingly, this study proved the feasibility of Archimedes number, which indicates the ratio between particle Reynolds number and Froude number, to evaluate the hydraulic efficiency and its function of scale factor.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2012

제방의 붕괴는 전체 수공구조물 중 70%를 차지하고 있으며, 그 중 월류에 의한 피해가 40%로 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 제방을 월류하여 제내지로 유입되는 붕괴유량은 높은 속도로 제내지로 전파된다. 제방붕괴로 인한 피해를 줄이기 위해서는 이러한 붕괴파의 거동에 대한 연구가 필요하다. 기존의 연구들에서는 제방의 붕괴를 수문의 개방으로 가정하여 제내지 유입을 재현하였다. 본 연구에서는 제방의 규격은 높이 3 m, 정부폭 3 m, 사면경사가 1:2인 제방에 대해서 1/10 축척으로 수리모형실험을 실시하였으며 제방의 붕괴부를 모래를 축조하여 이동상으로 제작하였고 이동상 제방의 길이는 4 m이다. 제방에 월류를 유도하여 붕괴를 유발하였으며 홍수파가 제내지로 유입되는 속도 및 경향을 기록하였다. 제내지는 길이 6 m, 폭 6 m로 수평하게 제작하였다(그림 1 참조). Froude 수 변화에 따라 제내지로 유입되는 범람홍수파의 전파 경향을 분석하였으며 그 결과 Froude 수가 클수록 선단 홍수파의 방향이 하류방향으로 전파되는 경향을 나타냈다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.11-22
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• 1987

흐름수역(水域)에서 연직상향으로 방류되는 평면부력(平面浮力)?의 거동이 연속방정식(連續方程式), 운동량방정식(運動量方程式) 및 추적물수송식(追跡物輸送式)의 기본방정식을 수치적(數値的)으로 풀음으로서 해석(解析)된다. 난류확산(亂流擴散)에는 Prandtl의 혼합거리이론(混合距離理論)을 도입한 난류수송모형(亂流輸送模型)이 이용된다. 수치해과정(數値解過程)은 기본방정식을 유함수(流凾數)(stream function)식(式)과 골도수송(滑度輸送)(vorticity transport)식을(式) 이용하여 변환(變換)한 후, ?방류속도(放流速度), ?방류구폭(放流口幅) 등(等)으로 표현되는 변수(變數)와 흐름을 지배(支配)하는 무차원매개변수(無次元媒介變數)를 도입하여 무차원화(無次元化)하고 successive under-relaxation을 이용하여 Gauss-Seidal 반복법(反復法)으로 해를(解) 구(求)하는 것이다. 수치실험(數値實驗)은 방류(放流)Froude수(數)가 4~32, 방류속도(放流速度)와 가로흐름속도와의 비로(比) 정의되는 속도비가 8~15 의 범위의 흐름영역(領域)에서 수행되었다. 부력(浮力)?으로 인한 주변(周邊)흐름수역(水域)의 속도변화(速度變化), 온도상승(溫度上昇)범위, 흐름상태 및 골도(滑度)가 조사되었으며, ?의 경로에 대한 속도비와 방류밀도Froude 수의 영향이 또한 조사되었다. ?중심선의 속도, 온도변화, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數)의 변화가 계산되며 퍼짐율(spreading rate)과 확산비(擴散比)(dispersion ratio)가 방류밀도(放流密度)Froude 수, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數) 및 속도비(速度比)의 항(項)으로 해석되었다. 또한 속도와 온도분포를 상사(相似)(similarity)로 나타낼 수 있음이 밝혀졌으며, Gaussian 분포(分布)를 이용한 적분형해석(積分型解析)(integral type analysis)이 가능한 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.117-123
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• 2009

본 연구에서는 흐름에 의한 관로의 세굴특성을 조사하기 위해서 수리모형실험을 실시하였다. 관경 45mm, 60mm, 90mm의 관에 대해서 유속을 0.2m/s에서 0.5m/s까지 변화시켜 가면서 45회의 실험을 실시하였다. 관로 주변에서 세굴의 발달과정을 관찰하였고, 관경과 유속 변화에 따른 평형세굴심을 관찰하였다. 실험결과에 의하면 평형세굴심은 유속과 관경에 비례하는 것으로 나타났다. 관경이 평형세굴심에 미치는 영향이 유속의 영향보다 큰 것으로 나타났다. 상대세굴심과 Reynolds 수, Shields 수, Froude 수 사이의 상관성을 분석하였다. Froude 수와 상대세굴심이 0.900의 높은 결정계수를 갖는 것으로 나타났다.