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단일절리에서 모세관압을 고려하지 않은 불혼합성 물과 가스의 동시거동 해석
한일영,서일원 한국지하수토양환경학회 2001 지하수토양환경 Vol.6 No.2
매질에서 불혼합성인 물과 가스의 동시거동 해석을 위해서는 모세관압, 포화도, 상대투과계수의 구성관계가 선결되어야 한다. 그러나 모세관력이 무시될 수 있는 흐름에서는 점성마찰력이 흐름을 지배하게 되고 포화도와 상대투과계수의 구성관계가 상대적으로 중요하게 된다. 본 연구에서는 압력에 따른 점성의 변화와 포화도에 따른 상대투과계수의 변화를 절리간극의 크기별로 고려할 수 있는 2차원 유한차분 수치모형을 개발하였다. 수치모형에 이용할 상대투과계수 특성식은 일곱가지의 간극크기별 평판모형실험으로부터 구하였다. 실험으로부터 도출된 포화도와 상대투과계수 관계곡선은 기존의 경험식으로는 표현되기 어려웠으며, 따라서 새로운 경험식으로 로지스틱 방정식을 제시하였다. 이 방정식은 간극의 크기가 포함된 매개변수를 사용하였기 때문에 임의의 절리 간극크기의 적용이 가능한 형태이다. 수치모형의 검증을 위해서 상대투과계수 특성식을 수치모형에 적용하여 가스의 이동을 해석한 후, 모형실험 결과와 비교하였다. 수치모형의 현장적용성을 검토하기 위하여 지하 LPG 저장공동에 인접한 단일절리에 적용한 결과, 지하수와 프로판가스의 동시거동을 적절히 모사할 수 있었다. The constitutive relation among capillary pressure, saturation and relative permeability should be predetermined in order to simulate immiscible water-gas flow in porous media. The relation between saturation and relative permeability becomes more important when the capillary force can be disregarded and viscous friction force governs the flow. In this study, a 2-dimensional finite difference numerical model was developed, in which the variation of viscosity with pressure and that of relative permeability with water saturation can be treated. Seven cases of parallel plate tests were performed in order to obtain the characteristic equation of relative permeability which would be used in. the developed numerical model. It was not possible, however, to match the curves of relative permeability from the plate tests with the existing emperical models. Consequently a logistic equation was proposed as a new emperical model. As this model was composed of the parameter involving aperture size, any aperture size of fracture can be applied to the model. For the purpose of verification, the characteristic equation of relative permeability was applied to the developed numerical model and the computed results were compared with those of plate test. As a result of application of numerical model, in order to check the field applicability, to single fracture surrounding an underground storage cavern, the simultaneous flow of water and propane gas was able to be simulated properly by the model.
부력식 연직수문의 자유흐름 상태에서 하단방류 특성에 관한 실험적 연구
한일영,최흥식,이지행,나성민,Han, Il Yeong,Choi, Heung Sik,Lee, Ji Haeng,Ra, Sung Min 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.5
연직수문의 방류량 계산에 필요한 수리학적 변수는 유량계수, 수문개방고, 상류수심이다. 자동수문의 수문개방고는 나머지 변수에도 영향을 미치기 때문에, 운영 중 수문개방고의 거동을 예측하는 것은 정밀한 수문설계를 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 부력식 연직수문 모형을 대상으로 부력이론으로 계산한 수문개방고와 실험에서 방류 중에 측정한 값과의 관계로 부터, 임의의 상류수심에서 수문개방고를 예측할 수 있는 무차원 관계식을 도출하였다. 측정값이 계산 값과 차이가 나는 것은 동수압 하중에 의한 영향임을 압력계수를 이용하여 검증하였다. 유량계수는 수문개방율과의 무차원 관계식을 도출하였다. 도출된 관계식들을 홍수추적에 적용한 결과, 수문설계 시에는 동수압 하중으로 인한 수문개방 억제 효과를 충분히 고려하여야 하는 것으로 판단되었다. Hydraulic variables such as discharge coefficient, gate opening, and upstream water depth are required to calculate the discharge of vertical lift gate. It is very important for a precise gate design, because it may affect the rest, to predict the behavior of gate opening during operation. In this study, an equation by which gate opening could be predicted with any upstream water depths was derived from the relation between the calculated value from buoyancy theory and measured one from experiment for a floating gate model. Downpull force was the reason for the differences between the calculated and the measured and it was verified using pressure coefficient. Also, the relation of discharge coefficient with gate opening ratios was derived. The derived relations were used for flood routing and it was realized that downpull force effect should be fully taken into account during gate design.
지하 LPG 저장공동에 인접한 단일절리에서의 이상유체거동해석 1 : 수치모형의 개발 및 모형실험
한일영,서일원 한국수자원학회 2001 한국수자원학회논문집 Vol.34 No.5
본 연구에서는 단일절리에서 2상유체 동시거동을 해석하기 위해서 2차원 유한차분 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형은 압력에 따른 점성의 변화가 포화도에 따른 상대투과계수의 변화를 절리간극의 크기별로 고려할 수 있다. 수치기법으로는 IMPES해법을 적용하여 물과 가스의 압력변화량과 포화도를 차례로 구하였다. 개발된 수치 모형에 이용할 상대투과계수의 특성식 도출을 위해서 일곱가지 경우의 평판모형실험을 실시하였다. 실험으로부터 도출된 상대투과계수 특성곡선은 A two-dimensional finite difference numerical model was developed in order to simulate two-phase fluid flow in a single fracture. In the model, variation of viscosity with pressure and that of relative permeability with water saturation can be treated. Fo