KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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A Study on the Flight Initiation Wind Speed of Wind-Borne Debris

강풍에 의한 비산물의 비행 시작 풍속에 관한 연구

  • 정회갑 (전북대학교 토목공학과) ;
  • 이승호 (전북대학교 KOCED 대형풍동실험센터) ;
  • 박준희 (한국원자력연구원 기계구조안전연구부) ;
  • 권순덕 (전북대학교 토목공학과)
  • Received : 2019.11.20
  • Accepted : 2019.12.16
  • Published : 2020.02.01
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Abstract

This study provides a method and data for predicting the flight initiation wind speed of wind-borne debris. From the force equilibrium acting on debris including aerodynamic and inertia forces, the equation for predicting the flight initiation wind speeds are presented. Wind tunnel tests were carried out to provide necessary aerodynamic data in the equation for the debris with various aspect ratios. The proposed equation for flight initiation wind speeds was validated from free flying tests in the wind tunnel. The flights of debris were mostly initiated by slip when width to thickness was less than 10, otherwise overturning were dominant. The actual flight initiation speeds were lower than that of the computed ones. The surface boundary layer flow and the gap between the debris and surface might affect the prediction error.

태풍 등과 같은 강풍에 의한 비산물로부터 구조물과 인명의 피해를 최소화하기 위해서는 비산물의 비행 시작 풍속을 예측할 수 있어야 한다. 본 연구의 목적은 강풍 시 비산물의 비행시작 풍속을 예측하기 위한 방법과 예측에 필요한 데이터를 제공하는 것이다. 이를 위해 힘의 평형방정식으로부터 비산물의 비행 시작 풍속 예측식을 제시하였다. 또한 예측식에 필요한 공기력계수를 산출하기 위해 풍동실험을 수행하여 비산물의 길이와 높이의 비에 따른 공기력계수를 측정하고, 아울러 비율에 따른 공기력계수를 계산할 수 있는 경험식을 제시하였다. 예측 비행 시작 풍속을 검증하기 위해 풍동에서 자유비산 실험을 수행하여 비산물의 비행 시작 풍속을 측정하였다. 비산물의 길이와 두께의 비가 10 미만인 경우에는 주로 미끄러짐에 의해 비행이 시작되었고, 10 이상인 경우에는 주로 전도에 의해 비행이 시작되는 것으로 나타났다. 실제 비행 시작 풍속은 예측 풍속과 전반적으로 일치하나 약 20~30 % 낮았다. 이는 도류판 표면의 경계층 흐름 및 시험체의 변형 등이 원인으로 추정되며, 향후 예측 정확도를 높이기 위한 추가 연구가 필요하다.

Keywords

References

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