• Title/Summary/Keyword: Open channel flow

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Change of Velocity Profile due to Introduction of Suspended-Sediment Particles in Turbulent Open-Channel Flow (부유사 입자에 의한 개수로 난류 유속 분포의 변화)

  • Yu, Kwon-Kyu;Yoon, Byung-Man
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2005.05b
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    • pp.357-361
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    • 2005
  • 부유사 입자를 난류 흐름 중에 투입하면 유속의 연직 분포를 다소간 변화시키는 것으로 알려져 왔다. 1946년에 Vanoni가 Karman 상수의 감소를 제안한 이후 이것은 상당한 논쟁을 불러 왔다. 본 연구에서는 입자 추적유속계(PTV)를 이용하여 개수로 중의 난류와 유사의 속도를 직접 측정하고, 이 자료를 분석하여 부유사 입자가 개수로 난류의 유속 분포에 어떻게 영향을 미치는 가를 구명하였다. 또한 기존의 연구의 측정 자료들과 그들의 주장을 재검토하였다. 분석 결과 부유사 입자는 Karman 상수를 다소 감소시키는 것으로 나타났다. 이 감소 현상은 물과 유사의 상대적인 속도 분포로 설명할 수 있다. 다만 Karman상수의 감소 정도는 종래의 연구자들이 주장한 것보다 상당히 작다. 이처럼 차이가 나는 이유는 종래의 연구들이 Karman 상수의 산정 방법이나 이용한 자료의 선택에서 문제가 있었기 때문이다. 또한, 난류 중에 투입된 부유사는 마찰 속도에는 그다지 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

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Analysis of flow in a open channel with curved section and side branches (측류흐름이 있는 만곡부 흐름의 해석)

  • Park, Jae-Hyeon;Yun, Seong-Yong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 1992.07a
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    • pp.86-97
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    • 1992
  • 측류취수로와 만곡부가 있는 원형수로를 1:20으로 축척한 모형수로에 대해 수리모형실험을 수행하여 만곡부에서의 유속, 수위와 유황과 같은 수리학적 특성을 살펴보고, 측류취수로가 만곡부에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 도한 모형수로에 대해 ADI방법으로 천수방정식을 수치해석하여 얻은 만곡부에서의 수리학적 특성을 실험에 의한 것과 비교하여 사용된 수치기법으로 검증하였다. 대상이 된 전영역에 대하여 수리모형실험에서 얻어진 유속, 수위와 유황은 수치해석한 결과와 잘 일치한다. 그러나 직각좌표계를 사용함으로서 상대적으로 만곡부에서 단면축소 효과가 발생하므로 수치해석으로 얻어진 유속은 만곡부에서 실험치보다 약간 크게 나타나는데, 이것은 격자간격을 줄이면 개선되리라 판단된다. 수리모형실험과 수치해석 모두 만곡부 외측의 수위가 상승하고 내측의 유속이 빨라지는 만곡부의 특성을 잘 모사하고 있다. 만곡부 직전에 측류취수로가 있을 경우 측류취수로의 영향이 만곡수로내까지 미침을 알 수 있었다.

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REYNOLDS STRESS MODELING OF OPEN-CHANNEL FLOWS OVER BEDFORMS

  • Choi, Sung-Uk;Kang, Hyeong-sik
    • Water Engineering Research
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    • v.3 no.4
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    • pp.247-258
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    • 2002
  • This paper presents a non-isotropic turbulence modeling of flows over bedforms. The Reynolds stress model is used for the turbulence closure. In the model, Launder, Reece, and Rodi's model and Hanjalic and Launder's model are employed f3r the pressure strain correlation term and the diffusion term, respectively. The mean flow and turbulence structures are simulated and compared with profiles measured in the experiments. The numerical solutions from two-equation turbulence models are also provided for comparisons. The Reynolds stress model yields the separation length of eddy similar to the other numerical results. Using the developed model, the resistance coefficients are also estimated for the flows at different Froude numbers. Karim's (1999) relationship is used to determine the bedform geometry. It is found that the values of the form drag and the skin friction are very similar to those obtained by the other turbulence models. meaning higher values of the form drag and lower values of the skin friction compared with the empirical formulas.

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PRELIMINARY MODELING FOR SOLUTE TRANSPORT IN A FRACTURED ZONE AT THE KOREA UNDERGROUND RESEARCH TUNNEL (KURT)

  • Park, Chung-Kyun;Lee, Jae-Kwang;Baik, Min-Hoon;Jeong, Jong-Tae
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.44 no.1
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    • pp.79-88
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    • 2012
  • Migration tests were performed with conservative tracers in a fractured zone that had a single fracture of about 2.5 m distance at the KURT. To interpret the migration of the tracers in the fractured rock, a solute transport model was developed. A two dimensional variable aperture channel model was adopted to describe the fractured path and hydrology, and a particle tracking method was used for solute transport. The simulation tried not only to develop a migration model of solutes for open flow environments but also to produce ideas for a better understanding of solute behaviours in indefinable fracture zones by comparing them to experimental results. The results of our simulations and experiments are described as elution and breakthrough curves, and are quantified by momentum analysis. The main retardation mechanism of nonsorbing tracers, including matrixdiffusion, was investigated.

Optimal Layout for Irrigation Pipeline Networks using Graph Theory (Graph 이론을 이용한 농업용 관수로망의 최적배치)

  • Im, Sang-Jun;Park, Seung-Woo;Cho, Jae-Pil
    • Journal of Korean Society of Rural Planning
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    • v.6 no.2 s.12
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    • pp.12-19
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    • 2000
  • Irrigation pipeline networks consist mainly of buried pipes and are therefore relatively free from topographic constraints. Installation of irrigation pipeline systems is increasing since the systems have several advantages compared to open channel systems. To achieve economic design of pipeline networks, the layout should meet several conditions such as shortest path, maximum flow, and least cost. Graph theory is mathematical tool which enable to find out optimum layout for complicated network systems. In this study, applicability of graph theory to figure out optimum layout of irrigation pipeline networks was evaluated.

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THE PHYSICALLY-BASED SOIL MOISTURE BALANCE MODEL DEVELOPMENT AND APPLICATIONS ON PADDY FIELDS

  • Park, Jae-Young;Lee, Jae-Hyoung
    • Water Engineering Research
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    • v.1 no.3
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    • pp.243-256
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    • 2000
  • This physically-based hydrologic model is developed to calculate the soil-moisture balance on paddy fields. This model consists of three modules; the first is the unsaturated module, the second is the rice evapotranspiration module with SPAC(soil-plant-atmospheric-continuum), and the third is the groundwater and open channel flows based upon the interrehtionship module. The model simulates the hydrlogical processes of infiltration, soil water storage, deep perocolation or echarge to the shallow water table, transpiration and evaporation from the soil surface and also the interrelationship of the groundwater and river flow exchange. To verify the applicability of the developed model, it was applied to the Kimjae Plains, located in the center of the Dongjin river basin in Korea, during the most serious drought season of 1994. The result shows that the estimated water net requirement was 757mm and the water deficit was about 5.9% in this area in 1994. This model can easily evaluate the irrigated water quantity and visualize the common crop demands and soil moisture conditions.

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Numerical Simulations of Suspended Sediment Concentration of Wide Open-Channel Flow with Longitudinal Bedforms (연속적인 횡방향 바닥형상을 갖는 폭이 넓은 개수로 흐름의 부유사 농도분포 수치모의)

  • Choi, Sung-Uk;Park, Moon-Hyeong;Kang, Hyeong-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1368-1372
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    • 2007
  • 바닥이 언덕과 저면으로 이루어진 연속적인 횡방향 바닥형상을 갖는 개수로 흐름의 부유사 농도분포를 수치모의 하였다. 비선형 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형을 이용하여 흐름의 지배방정식인 곡선 직교좌표계에 대한 Navier-Stokes 방정식을 해석하였으며, 와점성계수 개념을 이용하여 부유사 수송 방정식을 해석하였다. 기존의 실험결과와 비교하여 모형이 격자형 이차흐름을 비교적 잘 예측하는 것을 확인하였으며, 동일한 흐름에 대하여 부유사 농도 분포를 계산하였다. 부유사량의 계산 결과 언덕 위의 부유사 농도분포가 저면 위의 농도분포보다 크게 나타났다.

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A Numerical Study for the Design of Ventilation System for the gaseous Pollutants (기체 유해물질 환기장치 설계를 위한 수치모사)

  • 엄태인
    • Journal of the Korean Society of Safety
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    • v.9 no.4
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    • pp.77-84
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    • 1994
  • A study is performed in order to design a effective ventilation equipment for the pollutants in workshop. The procedure has been used to calculate the flow in a confined rectangular space channel. A cross free stream is flowed from open space and jet stream including pollutants is injected from bottom area. Calculation results shows a wake region which exists immediarely downstream of the jet discharge and are compared with the experimental data. Calculation data are in good agreement with experimental results. A wake plays an important role on a stagnation of the pollutants. Thus ventilation equipment has to be designed without a stagnation region which give rise to concentration stratification. In this study, calculation parameters are the position and velocity of pollutants and fresh air from cross free stream. It is concluded that more measurements of local velocities, temperatures and concentrations of the pollutants.

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Movement of falling spheres in open-channel flow (개수로 흐름에서 구체의 침강이동)

  • Park, Ho Kook;Park, Sang Deog;Yoon, Min Woo;An, Khe Sok
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.252-256
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    • 2018
  • 호우 시 산지하천 유역에서 빈발하는 토석류에 따라 하천 흐름에 들어온 전석과 같이 상대적으로 큰 물체는 하류로 이송되거나 하상에 퇴적하여 기존 흐름과 하상을 변화시키는 교란요인이 된다. 따라서 산지하천 흐름에서 전석의 영향을 예측하는 것이 필요하나 이는 유속, 전석의 크기와 형상, 유입조건, 부유사 농도 등 수 많은 변수들에 영향을 받기 때문에 그 경로를 정확히 예측하기 어렵다. 이 연구는 유리와 철로 된 구형물체가 개수로 흐름에서 이동하는 경로를 조사한 것이며 흐름의 수심, 물체의 크기와 초기침강조건을 고려하여 수리실험을 실시하고 물체의 이동경로와 유하거리를 분석하였다. 개수로 흐름에 유입한 구형 물체는 침강에 의한 항력과 유수에 의한 항력을 동시에 받는다. 이 힘은 물체의 형상, 유수의 점성, 난류, 물체와 물의 밀도차가 복합적으로 작용한 결과이며 구체의 이동경로와 시간을 좌우한다. 실험결과 개수로 흐름에서 낙하중인 구형물체는 하상에 가까워질수록 흐름방향 이동거리가 증가하였다. 물체의 수중무게가 작을수록 유수 중에서 체류하는 시간이 길고 이동거리가 더 크며, 구체에 작용하는 초기항력에 따라 초기 낙하각도와 이동거리가가 증가하는 것을 확인하였다.

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Analysis of Probability Density Function of Deposition Spot in Open Channel Flow (하천에서 유사의 침전 위치에 대한 확률밀도함수 분석)

  • Oh, Jungsun;Choi, Sung-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.50-50
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    • 2016
  • 하천에서 유사 및 오염물질의 이동을 예측하기 위하여 초점을 두는 것에는 두 가지 요소가 있다. 입자의 농도로 나타낼 수 있는 양의 개념과 입자의 위치로 나타낼 수 있는 공간의 개념이 그것이다. 유사 입자와 같이 그 비중이 물보다 큰 경우, 흐름 내에서 침전과 부상의 메커니즘을 반복하게 되는데 최종적으로 바닥에 침적하는 위치는 하상변동, 서식처 등 하천관리의 다양한 측면에서 매우 중요하다. 유사 입자가 바닥에 침적하는 위치를 예측하는 데에는 난류와 지형 같은 많은 불확실한 요소가 내포되어 있어, 같은 크기의 유사 입자라 하여도 하나의 exact point로 도달하지 않는다. 이러한 불확실한 요소를 고려하여 침전 위치를 산정하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 침전 위치를 확률밀도함수로 나타내어 분석하고자 한다. 입자의 침전 위치를 확률밀도함수로 나타내기 위하여 입자 기반의 추적 모형을 사용하여 위치 데이터를 얻었으며, 이를 실험데이터와 비교하여 검증 후 확률밀도함수로 나타내었다. 그 결과 입자의 침적 위치에 대한 확률밀도함수는 로그정규분포를 띠고 있음을 확인하였으며, 확률밀도함수를 나타내는 매개변수를 물리 기반 회귀모형식으로 일반화 하여 나타낼 수 있었다.

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