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교각이 설치된 월류형 여수로에서의 흐름에 대한 수치모의
A Numerical Simulations on the Flow over Ogee Spillway with Pier

김대근   (대불대학교 토목환경공학과UU0000388  ); 이재형   (현대엔지니어링(주) 수자원CC0176116  ); 서일원   (서울대학교 지구환경시스템공학부UU0000691  );
  • 초록

    본 연구에서는 교각이 설치된 미공병단의 Waterways Experiment Station (WES)의 표준 월류형 여수로에 대한 동수역학적인 흐름거동을 FLOW-3D를 이용하여 해석하였다. 모의 결과는 WES의 실험자료와 비교하였으며, 교각이 없는 월류형 여수로에 대한 2차원 모의결과와도 상호 비교하였다. 특히 교각이 설치된 월류형 여수로에서의 월류수맥과 압력분포에 대한 특성을 상세히 고찰하였다. 유량, 월류수맥 및 압력분포에 대한 모의결과, 부분적으로 WES의 실험결과와 차이가 발생하는 곳이 있으나, 대부분 그 경향이 일치하였다. 교각이 설치된 월류형 여수로에서의 주요 흐름거동을 정리하면, 첫째 교각이 위치하는 여수로 측면부에서의 수위에 비해 여수로 중앙부에서의 수위가 높고, 둘째 실제수두가 여수로의 설계수두보다 높은 경우 웨어마루 상류에서는 여수로 측면부에서 부압이 크게 발생하며 웨어마루 하류에서는 여수로 중앙부에서 부압이 크게 발생하는 것으로 밝혀졌다.


    This study analyzed the hydrodynamic flow behavior on a standard ogee spillway with pier by using FLOW-3D. The simulation results were compared with the experiment data of U.S. Army Corps of Engineers - Waterways Experiment Station (WES) and also compared with 2-dimensional simulation results on a spillway without pier. In particular, the characteristics of the distribution of the overflow nappe and pressure in a spillway with pier were investigated in detail. As for the results of the simulation on the flow rate, overflow nappe, and pressure, although there were a few differences in the experiment results of WES, they were identical in most cases in terms of trend. Summarizing the major flow behavior in a standard ogee spillway with pier, first, the water stage at the center line of the bay was higher than that at the side of the bay along the pier. Second, when the water head was larger than the design head of the spillway, at the upstream area of the weir crest, the absolute magnitude of negative pressure occurred highest at the side of the bay along the pier. On the other hand, at the downstream area of the weir crest, the absolute magnitude of negative pressure occurred highest at the centerline of the bay.


  • 주제어

    월류형 여수로 .   월류수맥 .   부압.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Olsen, N.R. and Kjellesvig, H.M.(1998). 'Three-dimensional numerical flow modeling for estimation of spillway capacity.' Journal of Hyddraulic Research, IAHR, Vol. 36, No. 5, pp. 775-784 
    2. Savage, B.M. and Johnson, M.C. (2001). 'Flow over ogee spillway:Physical and numerical model case study.' Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 127, No. 8, pp. 640-649 
    3. Ho, D.K.H., Boyes, K.M., and Donohoo, S.M. (2001). 'Investigation of spillway behavior under increased maximum flood by computational fluid dynamic technique.' 14th Australasian Fluid Mechanics Conference, Adelaide University, Adelaide, Australia 
    4. 윤용남 (2002). 수리학(기초와 응용). 청문각     
    5. 한국수자원학회 (2003). 댐설계기준 
    6. Chow, V.T. (1959). Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill Book Company 
    7. Flow Science (2002). FLOW-3D(Theory Manual), Los Alamos, NM 
    8. 이길성, 이종현 (2003). 'CFD 모형을 이용한 여수로 수리모형의 축척효과 조사.' 2003년 대한토목학회 정기학술대회 논문집, 대한토목학회, pp. 2700-2703 
    9. 김영한, 오정선, 서일원 (2003). '수치모형을 이용한 댐 상류 및 여수로 수리현상 해석.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제5호, pp. 761-776     
    10. 김남일 (2003). Investigation of scale effects of hydraulic model for dam spillway using 3-D CFD model. 박사학위논문, 서울대학교 
    11. Flow over ogee spillway:Physical and numerical model case study , Savage,B.M.;Johnson,M.C. , Journal of Hydraulic Engineering / v.127,pp.640-649,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (9)

    1. Kim, Dae-Geun ; Park, Jae-Hyun ; Lee, Jae-Hyung 2004. "A Numerical Simulations on the Flow over Ogee Spillway with Tainter Gate" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 37(8): 675~685     
    2. Kim, Dae-Geun ; Choi, Ji-Woong ; Kim, Chang-Si ; Lee, Ji-Won 2005. "Spillway Design by Using Hydraulic and Numerical Model Experiment - Case Study of HwaBuk Multipurpose Dam" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 38(3): 179~188     
    3. Kim, Nam-Il ; Kim, Dae-Geun ; Lee, Kil-Seong ; Kim, Dal-Sun 2005. "Analysis of the Discharge Capacity Improvement of a Lock Gate by Using 3-Dimensional Numerical Simulation" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 38(3): 189~198     
    4. Yoon, Sun-Kwon ; Chun, Si-Young ; Kim, Jong-Suk ; Moon, Young-Il 2008. "Analysis of Hydraulic effects on Piers and Transverse Overflow Type Structures in Urban Stream" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 41(2): 197~212     
    5. Kang, Min Goo 2009. "Identifying Three-Dimensional Hydraulic Characteristics of the Sea Region Under Combined Tidal Current and Shock Waves" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, 29(b4): 339~346     
    6. Lee, Hae-Gyun 2010. "Numerical Modeling of Free Surface at the Fish Migration Spillways" 한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, 10(8): 426~432     
    7. Kim, Dae Geun ; Hwang, Gun 2011. "Three-dimensional Numerical Analysis of Dam-break Waves on a Fixed and Movable Bed" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, 31(b4): 333~341     
    8. Kim, Dae Geun 2013. "Hydraulic Characteristics in the Movable Venturi Flume with Circular Cone" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, 27(2): 177~184     
    9. Kim, Dae-Geun 2016. "Analysis of Overflow Characteristics around a Circular-Crested Weir by Using Numerical Model" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, 30(2): 147~154     

 저자의 다른 논문

  • 이재형 (6)

    1. 2004 "테인터수문이 설치된 월류형 여수로에서의 흐름에 대한 수치모의" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association 37 (8): 675~685    
    2. 2006 "영산강유역의 면적우량감소계수 산정" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association 39 (10): 813~822    
    3. 2009 "영산강 치수관리의 향후 방향" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 42 (1): 29~35    
    4. 2010 "영산호 저층수 배제시설을 통한 오염물 하류확산검토" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 43 (3): 86~91    
  • 서일원 (114)

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