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LES를 이용한 직사각형 개수로 난류흐름의 조직구조 분석
반채웅,최성욱,Ban, Chaewoong,Choi, Sung-Uk 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.5
본 연구에서는 OpenFOAM에서 제공하는 소스코드를 이용하여 매끄러운 하상의 직사각형 개수로 흐름에 대해 수치모의를 수행하였다. 난류 해석을 위해 LES를 수행하였는데, 비등방성 잔여 응력항을 모델링하기 위해서 Germano et al. (1991)이 제시한 Dynamic Subgrid-scale 모형을 이용하였다. 조직구조를 분석하기 위하여 Lu and Willmarth (1973)가 제시한 uw 사분면기법을 이용하여 순간레이놀즈 응력이 레이놀즈 응력에 미치는 영향을 기여율과 시간비로 나누어 분석하였다. LES 모의 결과를 토대로 기존 실험 및 DNS 모의 결과와 비교하고 분석하였다. 매끈한 하상을 가진 개수로 흐름에서 완충층 이후의 구간에서 분출현상이 쓸기현상에 비해 레이놀즈 응력의 양의 생성에 기여하는 바가 크지만, 분출현상에 비해 쓸기현상의 발생빈도가 큰 것으로 확인되었다. This study presented numerical simulations of smooth-bed flows in the rectangular open-channel using the source code by OpenFOAM. For the analysis of the turbulent flow, Large Eddy Simulations were carried out and the dynamic sub-grid scale model proposed by Germano et al. (1991) is used to model the residual stress term. In order to analyze the coherent structure, the uw quadrant method proposed by Lu and Willmarth (1973) is used and the contribution rate and the fraction time of the instantaneous Reynolds stress are obtained in the Reynolds stress. The results by the present study are analyzed and compared with data from previous laboratory studies and direct numerical simulations. It is found that the contribution rate of the ejection events is larger than that of sweep events over the buffer layer in the open-channel flow over the smooth bed, however, the frequency of the sweep event is higher than that of the ejection events.
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OpenFOAM을 이용한 직사각형 개수로 흐름의 LES
반채웅,최성욱,Ban, Chaewoong,Choi, Sung-Uk 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3
This study presents numerical simulation of turbulent flows in a rectangular open-channel that has a width-to-depth ratio of 2 using the source code provided by OpenFOAM. Large eddy simulations are carried out by solving the filtered continuity and momentum equations numerically. For the non-isotropic residual stress term, Smagorinsky's (1963) model is used. The flow in the open-channel whose width-to-depth ratio is 2, from experiment of Tominaga et al. (1989), is simulated numerically. Simulation results are compared with measured data by Tominga et al. (1989) and Nezu and Rodi (1985) and with LES data by Shi et al. (1999). Comparisons revealed that the model simulates the mean flow and turbulence statistics well. Specifically, the model reproduced the inner secondary currents located at the corner of sidewall and free surface successfully. In addition, the vortical component of turbulence intensity shows bulged contours towards the bottom edge. 본 연구에서는 OpenFOAM에서 제공하는 소스 코드를 이용하여 폭-수심비가 2인 직사각형 개수로 흐름에 대해 수치모의를 수행하였다. 여과된 연속 방정식과 운동량 방정식을 해석하기 위하여 큰 와 수치모의를 이용하였고, 비등방성 잔여 응력항을 산정하기 위하여 Smagorinsky 모형(1963)을 사용하였다. LES 모형을 Tominaga et al. (1989)의 폭-수심비가 2인 실험수로에 적용하고 평균흐름 및 난류량을 비교하였다. 추가로 Nezu and Rodi (1985)의 실험 결과와 Shi et al. (1999)의 LES 모의 결과와 함께 비교를 수행하였다. 비교 결과 평균흐름 및 난류량 모두 기존 실험 및 모의 결과를 잘 재현하는 것으로 확인되었다. 특히 이차흐름 분포도에서 측벽과 자유수면의 접합부에서 발생하는 내부이차흐름이 발생하는 것을 확인하였다. 또한 수심방향 난류강도의 경우 측벽과 바닥벽에서 난류강도의 등치선도가 측벽과 바닥벽의 접합부 방향으로 편향되는 현상을 확인하였다.
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김원,반채웅,김명환,이두한 응용생태공학회 2023 Ecology and resilient infrastructure Vol.10 No.1
This study analyzed the possibility of inland navigation in the Han river mouth, from Singok weir to the junction of Gongleung Stream. As a result of analysis using recent survey data and water level data, it was found that the number of days that a 250 - 400 ton class vessel can operate in the Han river estuary is less than 119 days per year. In the case of a 400 - 1,500 ton class vessel, it was found that only about 47 days per year can be operated. In this region, even in the absence of large-scale floods, the river bed continues to change significantly due to strong tides, indicating that there are limitations in securing a stable waterway. Therefore, for stable inland navigation, it is judged that continuous investigation and analysis of the possibility and stability of waterways are necessary. 본 연구는 한강 하구 신곡수중보에서 공릉천 합류점까지를 대상으로 선박 통행 가능성을 분석하였다. 최근 측량자료와수위 자료를 이용하여 분석한 결과 한강 하구부에서 250 - 400 ton급 선박의 운행 가능일수는 연간 119일에 미치지 못하는것으로 나타났으며 400 - 1,500 ton급 선박의 경우 연간 47일 정도만 운행 가능한 것으로 나타났다. 이 구간에서는 대규모홍수가 없는 상황에도 강한 조석에 의해 하상이 지속적으로 크게 변화하는 것으로 나타나 안정적인 수로 확보에 한계가 있는것으로 판단된다. 안정적인 선박 통행을 위해서는 수로 확보 가능성과 안정성에 대한 지속적인 조사와 분석이 필요할 것으로판단된다.
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최성욱,반채웅,최성욱 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.3
본 연구에서는 저수지에 유입된 부유사 밀도류에 의해 유사가 포집되는 현상을 모의하기 위한 수치모형을 제시하였다. 개발된 모형을 Toniolo and Schultz (2005)의 실내 실험에 적용하여, 부유사 밀도류의 전파, 하도형태의 변화, 그리고 댐에 의한 유사의 포집현상을 모의하였다. 삼각주 의 전면층에서 침강된 밀도류가 빠르게 댐까지 전파된 후, 댐에 의해 차단되고 두께가 증가되어 상류로 영향을 전파하는 일련의 과정을 모의하였 다. 또한, 소류사와 부유사에 의해 저수지 삼각주에서 전면층이 전진하고, 부유사에 의해 기저층의 두께가 상승하는 현상을 잘 모의하였다. 댐 취수 구의 높이에 따른 밀도류의 최대 두께와 내부 도수 발생 위치를 확인하였다. 유사 포집 효율은 수치모형으로 실측 결과의 값을 적절히 모의하였으 나, 실험의 한계로 인해 댐 취수구의 높이와 포집 효율과의 관계는 찾아볼 수 없었다. 수치모의 결과를 이용하여 유사 포집 효율의 민감도 분석을 수 행한 결과 부유사의 입자 크기가 포집 효율에 가장 민감하게 작용하는 것을 확인할 수 있었다. This study proposes a numerical model which is able to simulate turbidity currents intruding into a reservoir and resulting sediment depositions. The proposed model is applied to laboratory experiments by Toniolo and Schultz (2005), and propagation of turbidity currents, morphological change, and trap of suspended sediment are simulated. It is simulated that the turbidity current after plunging at the foreset of the model delta, propagates along the bottom. The thickness of the turbidity current increases significantly after being blocked by the dam, and this effect is propagated in the upstream direction. In addition, it is simulated that the foreset moves in the downstream direction due to both the bedload and suspended load and the thickness of the bottom set increases due to the suspended load. It is found that the height of the intake affects the thickness of the turbidity current and the location of the internal hydraulic jump. The impact of the height of the intake on the trap efficiency is not clear in the experimental results, however, overall trap efficiency is predicted quite successfully by the model. Also, sensitivity analysis is carried out, and the results indicates that the particle size affects the trap efficiency most.
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