측방향흐름이 있는 만곡부 흐름의 해석

Hydraulic characteristics such as velocity, surface level and flow pattern in the curved channel are analyzed by model experiment, where model is scaled down by 1:20 for prototype channel containing side branch and curved section. The withdrawal of channel flow from channel is analyzed to find the effect on the curve section. The numerical scheme for shallow water equation using ADI method is verified through the comparison of hydrauric characteristics by experiment with that by numerical analysis in the side section of model channel. The comparison of numerical results with experimental data shows that velocity, surface level and flow pattern agree well for overall channel. Because fo the relative contraction of cross section in the curved section caused by rectangular system, the velocity calculated by numerical analysis is faster in curved section than that from experiment, which can be improved using finer spatial grid in curved section. The characteristics of the curved section such that the surface level is higher in the outer zone of curved section and the velocity is faster in the inner zone are well simulated by both experiment and numerical analysis. The effect of side branch reaches within the zone of the curved section.

측류취소로와 만곡부가 있는 원형수로를 1:20으로 축척한 모형수로에 대해 수리모형실험을 수행하여 만곡부에서의 유속, 수위와 유황과 같은 수리학적 특성을 살펴보고, 측류취소로가 만곡부에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 또한 모형수로에 대해 ADI방법으로 천수방정식을 수치해석하여 얻은 만곡부에서의 수리학적 특성을 실험에 의한 것과 비교하여 사용된 수치기법을 검증하였다. 대상이 된 전영역에 대하여 수리모형실험에서 얻어진 유속, 수위와 유황은 수치해석한 결과와 잘 일치한다. 그러나 직각좌표계를 사용함으로서 상대적으로 만곡부에서 단면축소 효과가 발생하므로 수치해석으로 얻어진 유속은 만곡부에서 실험치보다 약간 크게 나타나는데, 이것은 격자간격을 줄이면 개선되리라 판단된다. 수리모형실험과 수치해석 모두 만곡부 외측의 수위가 상승하고 내측의 유속이 빨라지는 만곡부의 특성을 잘 모사하고 있다. 만곡부 직전에 측류취수로가 있을 경우 측류취수로의 영향이 만곡수로내까지 미침을 알 수 있었다.