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사행수로에서 흐름 특성에 관한 실험적 연구
Experimental Study on Flow Characteristics in Meandering Channel

서일원   (서울대학교 공과대학 지구환경시스템공학부UU0000691  ); 성기훈   (동부엔지니어링㈜수자원연구실CC0121810  ); 백경오   (서울대학교 공과대학 지구환경시스템공학부UU0000691  ); 정성진   (서울대학교 공과대학 지구환경시스템공학부UU0000691  );
  • 초록

    다중 만곡부에서의 주흐름과 이차류의 흐름 특성을 분석하기 위하여 중심각 120 $^{\circ}$ 인 두 개의 만곡부로 이루어진 사행수로에서 실험을 수행하였다. 실험수로의 횡단면은 직사각형과 곡선형 두 가지 형태로 제작하였으며, 곡선형 단면 형상 결정에는 베타함수를 이용하였다. 3차원 유속장의 측정은 micro-ADV를 이용하였다. 실험결과, 직사각형 수로에서 주흐름은 수로의 가장 짧은 경로를 따라 발생하였으며, 이는 기존 연구자들의 결과와 일치한다. 곡선형 수로에서도 주흐름이 직사각형 수로에서의 주흐름의 거동과 비슷한 양상을 보이는 것으로 밝혀졌다. 곡선형 수로에서의 실험결과가 실제 자연하천의 만곡부에서의 주흐름 거동(최심선을 따라 발생)과 상이하게 나타나는 이유는 실험수로의 바닥 조도와 사행도에 기인한 것으로 사료된다. 이차류의 정량적인 분석을 위하여 흐름함수를 도입한 결과, 만곡부에서 주 셀 뿐만 아니라 바깥제방 셀의 위치 및 형태를 확인할 수 있었다. 또한 이차류 강도를 계산한 결과, 직사각형 및 곡선형 수로에서 최대값은 두 번째 만곡부의 정점 부근에서 가장 크게 나타나며 곡선형 수로의 이차류의 강도가 직사각형 수로의 값보다 크게 나타나고 있음을 알 수 있었다. 직사각형 수로의 경우, 하폭 대 수심비가 커질수록 이차류의 강도가 증가하고 있음을 확인하였다.


    In order to investigate characteristics of the primary flow and the secondary currents in the meandering channel, laboratory experiments were conducted in the meandering channel made up of alterative bends haying 120。 arc angle. Experiments were performed in two types of cross-sections, a rectangular cross-section and a curved cross-section which was made to adopt a beta probability function. Three-dimensional velocity fields were measured using a micro-ADV. As the result of experiments, in case of the rectangular cross-section, the primary flow occurred taking the shortest course, which is similar to the result of previous researches. In case of the curved cross-section, the primary flow was expected to occur along the thalweg. but it occurred almost along the shortest way. This is considered due to effects of bottom roughness and sinuosity Not only a main cell but also a secondary cell of secondary currents were clearly shown by mean of the stream function. The secondary current intensity has the maximum value near the apex of the second bend for cases of both rectangular and curved cross-sections. However, the value of the secondary current intensity for the curved section is slightly larger than that for the rectangular cross-section. Also, in case of the rectangular cross-section, the higher the ratio of width to depth is, the larger the secondary current intensity is.


  • 주제어

    흐름 특성 .   사행수로 .   실험실 실험 .   이차류 강도.  

  • 참고문헌 (20)

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    20. On the origin and winding of rivers in alluvial plains, with remarks on the flow around bends in pipes , Thomson,J. , Proceedings, Royal Society of London / v.25,pp.5-8,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

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    2. Seo, Il Won ; Park, Sung Won 2009. "Effects of Velocity Structures on Tracer Mixing in a Meandering Channel" 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(b1): 35~45     
    3. Ji, Un ; Jang, Eun Kyung ; Lee, Chan Joo 2015. "Numerical Analysis for Bed Changes at the Meandering Stream due to a Short Term Flood Event" 대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 35(6): 1229~1236     

 저자의 다른 논문

  • 서일원 (114)

    1. 1993 "갈수기(渴水期) 하천(河川)에서의 오염물질(汚染物質)의 확산(擴散) 및 이동(移動)" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 7 (1): 29~36    
    2. 1994 "미국 대학 토목공학과의 대학원 수공학관련 교과과정" 韓國水文學會誌 = Journal of Korean Association of Hydrological Sciences 27 (2): 38~48    
    3. 1994 "Eulerian-Lagrangian 방법을 이용한 1차원 종확산방정식의 수치모형" 韓國水文學會誌 = Journal of Korean Association of Hydrological Sciences 27 (2): 155~166    
    4. 1994 "자연하천에서 비보존성 오염물질의 이동 및 변환 모의: 저장-변환 모형" 대한토목학회논문집 14 (4): 867~874    
    5. 1995 "종확산계수에 관한 연구 : I. 기존 종확산계수 추정식 비교" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 28 (3): 205~216    
    6. 1995 "국제회의 보고기 (수환경계에서의 자연 및 환경재해 경감에 관한 국제공동세미나)" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 28 (4): 90~94    
    7. 1995 "종확산계수에 관한 연구 : II. 새로운 종확산계수 추정식 개발" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 28 (4): 195~204    
    8. 1995 "자연하천에서 오염물질의 횡확산에 관한 수치모형" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 28 (5): 151~162    
    9. 1995 "자연하천에서 오염물질의 확산 및 저장에 관한 연구" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 28 (6): 107~118    
    10. 1996 "미시시피강의 주운이 하천환경에 미치는 영향" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 29 (3): 53~59    

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