The Physical Characteristics of the flow field and the Form of Arrested Salt Wedge

정상 염수쇄기의 형상과 흐름 장의 물리적 특성

An experimental study is performed in order to catch the characteristics of the flow field at arrested salt wedge, using a rectangular open channel. Arrested salt wedge is generally so stable that the observations are easy, but velocities and interfacial waves are measured with the aid of visualization method, by injection of fluorescent dyes. The density interface, which is defined as the zone of maximum density variation with depth, exists in about 0.5 cm below the visual interface, and vertical density profile is quite well satisfied with Homeborn model. Interfacial layer has high turbulent intensity and its thickness decreases as the overall Richardson number increases and has magnitude of roughly 17% of upper layer. Cross-sectional velocity distribution just shows the influence of a side-wall friction and in the upper layer vertical velocity profile also becomes uniformly as Reynolds number increases, but in the lower layer it shows nearly parabolic type. Supposes that we divide salt wedge into three domains, that is, river mouth, intermediate and tip zone, entertainment coefficient is small at the intermediate zone and large at the river mouth and the tip zone. River mouth or intermediate zone has comparatively stable interface and capillary wave therefore s produced and propagated downstream. On the other hand, tip zone is very unstable, cusping ripple or bursting ripple is then produced incessantly. Arrested salt wedge form is nearly linear and has no relation to densimetric Froude number and Reynolds number.

장방형 단면의 개수로를 사용하여 정상 염수쇄기가 존재하는 흐름 장의 유동특성 을 파악하기 위한 실험을 수행하였다. 염수쇄기는 전체적으로 매우 안정하여 목시 관측이 용이하였으나, 유속의 측정과 계면파의 관측에는 가시화수법을 이용하였다. 연 직방향의 밀도변화로부터 정의되는 밀도계면은 목시관측에 의한 계면의 대략 0.5 cm정 도 아래에 존재하였으며, 밀도분포는 Hlomboe 모델을 잘 만족하였다. 계면층은 난류강 도 (turbulent intensity)가 매우 극심한 영역으로서 그 두께는 총평균 Richardson수 가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며 상층의 약 16% 정도의 크기를 가졌다. 수 로의 횡단면상의 유속분포는 수로측변에 의한 마찰의 영향을 잘 반영하였고, 상층내에 서는 Reyonolds수가 커질수록 연직방향의 유속분포의 균질성이 증가하는 반면 하층은 대체로 방물형(parabolic type)에 가까운 분포를 보였다. 염수쇄기를 쇄기장(L/SUB o/)에 따라 하구부(x/L/SUB o/< 0.3,단 x는 하구로부터의 거리), 중앙부(0.3 0.7) 의 세 구간으로 나누어 생각하는 경우, 연행계수는 중앙부에서 작고 하구부와 선단부에서 크게 나타났다. 또한 하구부나 중앙부는 계면이 대체로 안정하여 내부표면장력파가 팔생하거나 전파하는 반면, 선단부는 매우 불안정 하여 cusping ripple 또는 bursting ripple과 같은 계면파가 발생하였다. 염수쇄기의 형상은 거의 진선적으로, densimetric Froude 수와 Reynolds 수와는 독립이었다.