• 제목/요약/키워드: hydrodynamic dispersion

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해양방류시스템 최적설계를 위한 확산해석 (Diffusion Analysis for Optimal Design of Ocean Outfall System)

  • 정태성;강시환
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.124-132
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    • 2009
  • 하수의 해양방류시스템의 형식과 방류위치 결정을 위해 해수유동모의, 근해역 희석률 모의 그리고 원해역 확산모의가 수행되었다. 방류 후보지점 주변의 조위와 조류는 관측조위 및 조류를 잘 재현하는 2차원 유한요소모형에 의해 수행되었으며, 계산된 조위 및 조류 모의결과에 기초하여 방류 후보지점이 결정되었다. 방류시스템으로는 단일확산관과 다공확산관이 고려되었다. 단일확산관과 다공확산관을 통한 하수 방류의 근역 확산이 CORMIX모형에 의해 검토되었으며, 원역 확산이 2차원 Random-walk 확산모형에 의해 실시되었다. 모의결과로부터 수심, 조류, 방류위치, 방류속도, 확산관 길이 등이 확산범위와 희석률에 미치는 영향이 다각도로 검토되었다.

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실내주상실험에 의한 불균일한 토양의 입도와 수리분산기작의 상관성 연구 (Correlation of Soil Particle Distribution and Hydrodynamic Dispersion Mechanism in Ununiformed Soils Through Laboratory Column Tests)

  • 강동환;정상용
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제11권6호
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    • pp.28-34
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    • 2006
  • 자갈, 모래, 실트 및 점토의 입도분포가 다른 3종류의 토양시료(자갈모래/실트점토의 비율 : S-1 토양 24.5, S-2 토양 4.48 및 S-3 토양 0.4)에서 염소이온($C^{-1}$)을 이용한 실내주상실험이 수행되었다. 실내주상실험의 결과를 이용하여 3종류 토양의 입도와 수리분산기작의 상관성이 연구되었다. 실내주상실험에 의한 시간에 따른 염소이온의 농도이력은 가우시안 함수가 적합하였으며, 염소이온의 상대농도가 1.0으로 수렴하는데 경과된 시간은 S-1 토양에서 0.7시간, S-2 토양에서 6.3시간 및 S-3 토양에서는 389시간 이었다. 토양종류에 따른 농도이력곡선 함수에 의해 평균선형유속, 종분산계수 및 종분산지수가 산정되었다. 종분산계수는 S-1 토양에서 $1.20{\times}10^{-4}\;m^2/sec$, S-2 토양에서 $8.87{\times}10^{-7}m^2/sec$, S-3 토양에서는 $1.94{\times}10^{-9}\;m^2/sec$로 산정되었다. 염소이온의 분자확산계수와 토양평균입경에 의해 산정된 페클릿수는 S-1 토양에서 $2.59{\times}10^2$, S-2 토양에서 $6.27{\times}10^0$, S-3 토양에서는 $1.35{\times}10^{-4}$이었다. S-1 토양에서는 역학적인 분산이 지배적이며, S-3 토양에서는 분자확산이 지배적인 것으로 나타났다. S-2 토양에서는 역학적인 분산과 분자확산이 동시에 발생하지만, 역학적인 분산이 우세하였다. Bijeljic et al.(2004)에 의해 보고된 페클릿수 대 $D_L/D_m$의 그래프에 본 연구에서 산정된 값들을 도시하여 비교 분석한 결과, S-1 및 S-2 토양시료는 페클릿수에 대한 $D_L/D_m$의 값이 2.0 order 이상 높게 나타났으며, S-3 토양시료는 페클릿수가 $1.35{\times}10^{-4}$으로 매우 낮아 그래프에 표시되지 않았다.

3차원 동수역학모형-유류확산모형 연계를 통한 유출유 거동 모의 (Oil Spill Simulation by Coupling Three-dimensional Hydrodynamic Model and Oil Spill Model)

  • 정태화;손상영
    • 한국해양공학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.474-484
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    • 2018
  • In this study, a new numerical modeling system was proposed to predict oil spills, which increasingly occur at sea as a result of abnormal weather conditions such as global warming. The hydrodynamic conditions such as the flow velocity needed to calculate oil dispersion were estimated using a three dimensional hydrodynamic model based on the Navier-Stokes equation, which considered all of the physical variations in the vertical direction. This improved the accuracy compared to those estimated by the conventional shallow water equation. The advection-diffusion model for the spilled oil was combined with the hydrodynamic model to predict the movement and fate of the oil. The effects of absorption, weathering, and wind were also considered in the calculation process. The combined model developed in this study was then applied to various test cases to identify the characteristics of oil dispersion over time. It is expected that the developed model will help to establish initial response and disaster prevention plans in the event of a nearshore oil spill.

목포해역의 해수유동 및 담수확산 예측시스템 (Prediction System of Hydrodynamic Circulation and Freshwater Dispersion in Mokpo Coastal Zone)

  • 정태성;김태식
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.13-23
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    • 2008
  • 연안해역의 부영양화, 빈산수괴 형성 그리고 유해적조류 출현과 같은 수질오염은 하계 담수의 대량유입에 의해 빈번하게 발생한다. 따라서 연안해역의 수질오염 현상을 정확히 예측하기 위해서는 담수가 해수유동에 의해 이송-확산되어 해역수질 및 생태계에 미치는 영향범위에 대한 예측 및 분석기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 GUI(Graphic User Interface)를 이용하여 연안해역 해수유동과 담수 확산을 쉽게 예측하고, 그 결과를 효과적으로 검토할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 3차원 유한요소모형을 사용하여 조석에 의한 해수유동을 계산하였고, 담수 확산 계산에는 통계학적인 개념을 이용하여 담수 입자의 운동을 묘사하는 2차원 Random-Walk 모형을 사용하였다. 개발된 시스템을 이용하여 목포해역의 2차원 조류 분포와 담수 확산을 모의하였다. 사용한 입자추적모형의 검증을 위해 다른 이송확산 수치해석 방법에 의한 결과 및 1, 2차원 해석해와 비교하였다. 본 연구에서 개발한 예측시스템은 GUI 환경에서 작동되므로 누구나 쉽게 자료의 입력 및 수정이 가능하며, 계산된 모형결과를 그래픽을 이용해 효과적으로 가시화 하여 계산결과를 누구나 쉽고 정확하게 볼 수 있다. 따라서 본 시스템을 이용하여 연안해역으로 유입되는 담수의 확산 범위를 수시로 예측하여 신속하게 대책을 수립한다면, 오염된 담수유입으로 인한 인근해역의 환경피해를 줄일 수 있을 것이다.

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태안유류유출사고의 유출유 초기확산 수치모의 (Numerical Simulation of Spilled Oil Dispersion in Taean Coastal Zone)

  • 정태성
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.264-272
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    • 2009
  • 태안 앞바다에서 발생한 유조선과 예인선 충돌사고로 인해 대량의 유류가 유출되어 주변 연안 해역에 큰 오염피해가 발생하였으며, 유출유 확산과정을 부정확하게 예측한 결과가 제공되어 사고 초기에 효과적으로 피해를 방지하기 위한 대책을 제대로 수립하지 못해서 피해가 커졌다는 주장이 제기되었다. 본 연구에서는 유출유의 확산에 영향을 주는 주요 환경인자가 무엇인지 확인하기 위한 초기 연구로 조류와 취송류에 의한 해수유동이 유출유 확산에 준 영향을 수치모의하였으며, 조류와 취송류가 초기 유출유 확산에 있어서 중요한 요소임을 확인하였다.

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자유수면의 출렁임이 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에 미치는 동수력에 대한 수치해석 (A Numerical Study on Hydrodynamic Force Affecting the Vertical Wall of a Portable Water Storage Tank)

  • 박진수;소수현;장택수
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제31권3호
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    • pp.49-53
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    • 2017
  • 본 연구에서는 이동형 소방용수 저장탱크 내의 소방용수의 낙하를 단순화하고 이 낙하에 따른 자유수면의 출렁임을 수치 해석하여 수직 벽면에 미치는 동수력을 계산하였다. 소방용수의 낙하에 따른 자유 수면의 출렁임을 수치해석하기 위해 Jang에 의해 개발된 분산관계 보존 방법을 이용하였다. 또한, 다양한 자유 수면의 출렁임을 수치 해석하고자 소방용수의 낙하 높이, 낙하 위치 및 물기둥 폭 조건에 대해 계수 영향 해석을 수행하였다. 따라서 본 연구를 통해 분산관계 보존 방법을 통한 소방용수 저장탱크 내의 자유 수면의 출렁임을 효과적으로 수치 해석할 수 있었고 소방용수 저장탱크의 동수력 영향을 예측하는 데에 적용 가능성을 엿볼 수 있었다.

Effects of Hydrodynamic Condition on DNAPL Dissolution: Experimental Observation

  • 김용철;이강근
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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    • pp.57-59
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    • 2002
  • The dissolution process of NAPLs is significantly important in predicting the transport and/or fate of the contaminants and designing remedial systems. In this research, experimental observations on dissolution of TCE pool under various hydrodynamic conditions are done using an aquifer model. Hydrodynamic parameters such as linear pore velocity and dispersion coefficient are estimated from the results of preliminary tracer tests using bromide as conservative tracer before doing the TCE dissolution experiments. It is found that hydrodynamic parameters are distinctly affected by the clay lens imbeded in the aquifer model. Nonequilibrium and transient dissolution rates are observed from the results of TCE dissolution experiments.

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부산시 좌천동 단열암반층에서 자연구배 추적자시험을 이용한 수리분산특성 연구 (Characteristics of Hydrodynamic Dispersion Using a Natural Gradient Tracer Test in a Fractured Rock at the Jwacheon-dong, Busan City)

  • 정상용;강동환;김병우
    • 지질공학
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    • 제16권3호
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    • pp.245-254
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    • 2006
  • 부산시 좌천동의 단열암반층에서 자연구배 추적자시험으로 브롬이온농도를 관측하여 심도별 단열발달 상태에 따른 수리분산특성을 비교하였으며, 단열암반층의 유효공극율과 종분산지수를 추정하였다. 수직적인 수리분산특성의 차이는 브롬이온의 농도이력곡선, 관측심도별 브롬이온농도와 시간에 대한 선형회귀분석 및 관측지점별 수리단열특성을 이용하여 규명되었다. 관측공 내 지표면하 18 m(RQD 13%, 평균절리간격 2 cm, TCR 100%) 지점이 주입지점에서의 이격거리가 짧고 단열이 더욱 발달되어 있었기 때문에 25 m(RQD 41%, 평균절리간격 7 cm, TCR 100%) 지점보다 추적자가 빨리 도달하였으며, 초기농도와 최고농도가 더 높게 나타났다. 최고농도도달 전후의 농도변화에 의하면 추적자가 최고농도도달시까지는 주로 1차 단열을 통해 이송되었고, 최고농도도달 이후에는 2차 단열을 통해 이송되거나 기질확산에 의한 수리 분산이 진행되었다. 선형회귀분석에 의한 지표면하 18 m 지점에서 브롬이온농도의 증가/감소 기울기는 3.46/-1.57이며 지표면하 25 m 지점에서는 3.19/-0.47로서 파쇄가 더 심한 지표면하 18 m 지점에서의 용질이송이 빠르게 진행됨을 알 수 있었다. 농도이력곡선에서 브롬이온의 농도증가 형태는 가우시안함수로 나타나고, 농도감소 형태는 기질확산에 의한 꼬리효과(tailing effect)로 인해 지수함수로 나타났다. CATTI 코드를 이용하여 추정한 단열암반층의 유효공극율은 10.5%, 종분산지수는 0.85 m이었다.

천수만 해역에서 온배수 확산모델의 적용 (Application of Thermal Discharge Dispersion Model on Cheonsu Bay)

  • 박영기
    • 한국환경과학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.169-180
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    • 1995
  • This Daper presents effective simulation of the dispersion of thermal discharge which can be relesed at Boryong power plant. Applied numerical models are finite difference method for hydrodynamic analysis and Masch-model comprised of conditions for ambient current velocity. Application of these models is done in Cheonsu Bay Summing up the results of this study are as follows; 1. It is found that the result for measurements of temperature appears high at southwardly Songdo on flood. The reason is that tidal currents which flowed north direction were accompanied with southwardly dispersed thermal discharge. A minute Particle of thermal Plume has a tendency to dispels inward Deacheon Bay. 2. According to the results of numerical experiment, maximum distance for thermal discharge dispersion appeared 10.8 km at lower part and 8.6 km at upper part with power plant outlet as starting point. 3. Comparative the numerical simulation and Airbone Multispectral Scanner indicated that thermal discharge should be verified separative phenomena. The simulated results were compared with field data set showing good agreement. It is concluded that these model can be simulated well.

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Sound Dispersion in Simple Fluids

  • Chung, Chang-Hyun
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제6권3호
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    • pp.171-182
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    • 1974
  • 시간상관 함수를 일반화된 동력학적 수력학에 의해 기술하는 방법을 이용하여 단순 유체내에서의 소리의 산포를 분석 검토하였다. 소리의 산포에 대한 전단응력의 음의 산포에 영향을 액체알곤과 희석 경구형깨스에 대해 검토하였다. 액체알곤의 경우에는 광범위한 파수영역에 걸쳐 이론적으로 예언된 산포는 전단응력 이완상관과 구조상관의 복합된 영향을 나타내었다. 희석개스에 대한 결과는 전단응력이완을 포함시킨 이론이 나비어-스토크스 이론보다 정성적으로 우수함을 보였다.

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