Turbulent Flow over 2-D Rectangular-Shaped Roughness Elements with Various Spacings(Part 1 : Time Averaged Flow)

사각단면을 갖는 환경 거칠기 요소의 거칠기 간격에 따른 유동 변화 (제1보: 평균유동장)

The present study deals with the flow over a flat plate with repeated roughness elements of 2-dimensional rectangular shape, which can be applied into the study on the natural geographical roughness and the turbulent flow on roughened solid surface. Experiment was performed using PIV technique in the circulating water channel. Results showed that the flow over roughness elements was characterized by the high shear flow emanating from top of roughness element and the recirculating region formed at the trough of two roughness elements. In general, the ratio between the spacing and the height of roughness elements plays a crucial role in developing the flow pattern near wall surface.

본 연구는 자연지형에 존재하는 다양한 형태의 크고 작은 거칠기 요소들로 인해 기본 유동장이 변화하는 양상을 밝히기 위한 기초연구로서, 본 제1보와 이어지는 제2보로 나뉘어 소개될 것이다. 실험은 동일한 2차원 사각단면을 갖는 많은 양의 거칠기 요소를 평판위에 규칙적으로 배열한 후 거칠기 주위 유동장을 계측하였다. 회류수조에서 PIV 기법을 사용하여 2종류의 거칠기요소 높이와 3종류의 거칠기 사이 간격을 택하여 총 6경우에 대하여 거칠기 유동의 특성을 비교하였다. 실험결과 거칠기 간격이 거칠기 높이의 7배와 14배인 경우가 3.5배에 비하여 거칠기로 인한 유통장의 교란이 더 활발하고, 그에 따라 유동장에 미치는 영향도 큼을 확인할 수 있었다.