Vertical Convection Flow around V-Shaped Structures in Uniform Current

조류 중에 놓인 V-형 구조물 주위의 연직순환류에 대한 연구

In this paper, the flow around a V-shaped plate positioned against horizontal flow is numerically simulated by using finite volume method and experimentally visualized in two dimensional tank by dye injection method. The upwelling flow artificially induced by V-shaped plate mixes the stratified stagnant flow. It can be applied to mitigate the eutrophication and stratification of sea in the vicinity of offshore structures.

본 논문에서는 유한체적법을 이용한 수치계산과 이차원수조에서의 유동가시화에 의한 실험적 연구를 통해 평행하게 흐르는 유체 내에 설치된 V-형 연직순환 구조물 주위의 유동현상을 해석하였다. V-형 연직순환 구조물은 성층화되어 연직방향으로 정체된 유동장을 교란하여 섞어주는 역할을 하는 해수유동 제어구조물로서 해상 구조물의 주변에 유동정체로 발생될 수 있는 부영양화 등을 감소시키는 도구로 사용될 수 있다. 판과 판의 사이각(dihedral angle; ${\theta}$), 판의 바닥면에 대한 경사각(inclination angle; ${\phi}$) 그리고 Reynolds 수에 대한 와류두(vortex head) 상승높이의 특성 및 유기속도(induced velocity)의 강도를 비교 검토함으로써 파라미터와 유동특성과의 관계를 살펴보았다. 또한 이를 통해서 연직순환 구조물의 최적형상은 사이각과 경사각이 $90^{\circ}$일 때라는 결론을 얻을 수 있었다.