• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.5 no.4
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• pp.199-209
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• 2018

In river design, consideration of bed shear stresses is necessary to secure stability of levee and floodplain. In this study distributions of bed shear stresses in compound open channels are analyzed through numerical simulation for various width and depth. LES solver in OpenFOAM is applied to 12 cases of compound channel shapes considering secondary flow which effects distributions of bed shear stresses. By the results time averaged velocity distributions, secondary currents, and distributions of bed shear stresses are analyzed. Overall distributions of bed shears in floodplain show that higher shear stresses are seen in left of floodplain and the shears decrease toward right of floodplain. However, high local variations in shear stresses are shown due to the secondary flow effects. In shallow floodplain, bed shear stresses show low value below 0.8 times of averaged bed shear. In deep floodplain, bed shear stresses show high value over 1.2 - 1.4 times of averaged bed shear.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.4 no.4
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• pp.207-215
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• 2017

Hydraulic issues such as flow resistance, side wall correction, sediment, erosion and deposition, and channel design have close relation with distribution of bed shear stresses but the measurement of the distribution of bed shear stresses is not easy. In this study the Preston tube which makes possible relatively simple measurement of bed shear stresses is used to analyze the characteristics of bed shear distribution in compound open channels with different depth ratio. The Preston tubes are made and calibrated to develop the calibration formula and then they are applied to measure bed shear stress distribution in 5 cases depth ratio condition of compound channels. The results are compared with former experiment data, and characteristics of bed shear stress distributions are studied with different channel scales and Reynolds numbers. Although bed shear distributions with depth ratio show overall agreement with former studies, some differences are verified in bed shear variation, formation of inflection point in main channel, and distribution near floodplain junction which are due to high Reynolds number. Through the study applicability of the Preston tubes are also verified and characteristics of bed shear distribution in compound channels are suggested with Reynolds number and depth ratio.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.2
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• pp.87-94
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• 2006

An experimental research program providing knowledge to measure two-dimensional skin friction variation over a certain region of model surface is presented. In the oil-fringe imaging skin friction(FISF) technique, local slope of a thin oil applied on a test surface is measured from the interference fringe patterns on the oil surface, and its information is then related to the applied shear over the oil by the thin-oil lubrication theory. The FISF technique has been applied for a separation flowfield ahead of a circular cylinder vertically mounted on a flat plate, and it has been found that the FISF skin friction results show good comparison with the other numerical/experimental data obtained for similar conditions. implying an applicability of the technique.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.15 no.6
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• pp.143-154
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• 1999

In this study, the load transfer mechanism of tendon-grout interface of rock anchors has been examined through a series of static pull-out tests conducted on the model rock anchors constructed in the natural and artificial rock masses of granite and concrete, respectively. Several rock masses with horizontal discontinuities have been prepared to study the effects of weak planes on the shear stress distribution in tendon-grout interface. As a result, for the rock anchors constructed in the rock mass without discontinuities, stress concentration occurs on the upper part of the tendon-grout interface. On the contrary, as the frequency or the number of discontinuities increases, the shear stress distribution along the depth tends to be uniform. Also, an experimental equation about shear stress distribution between tendon-grout interface can be made by the regression of test results. The shear stresses computed from the experimental results between the rock surface and the depth of 2~3 times the tendon diameter are smaller than those from theory. Below the depth, the reverse can be observed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1631-1635
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• 2006

본 연구에서는 레이놀즈응력모형(RSM: Reynolds Stress Model)을 이용하여 사다리꼴 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 측벽 경사에 따른 사다리꼴 개수로 흐름을 수치모의 하였으며 계산된 평균유속 분포는 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 개발된 레이놀즈응력이 사다리꼴 개수로 흐름을 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 또한 사다리꼴 수로에서는 직사각형 개수로 흐름과 달리 velocity dip 현상이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 특히 측벽 경사가 32..인 사다리꼴 수로에서의 평균유속 및 바닥 전단응력 분포는 측벽 경사가 큰 경우와 다른 형태의 평균유속 및 전단응력 분포가 형성되는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.445-445
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• 2016

급변하는 개수로 흐름에서 발생하는 바닥전단응력의 분포는 하천구조물 설계에 있어 매우 중요한 요소이다. 하천 구조물 중 호안에 대한 하천설계기준 '설계편 제 24장 호안'에는 호안 설계에 대한 일반적인 사항이 제시 되어 있으나, 구체적인 소류력 또는 유속에 대한 기준, 각 호안공법들의 안정성을 평가하기 위한 시험법 등에 대한 구체적인 기준이 부족한 상황이다. 소류력 측정방법에는 간접측정법과 직접측정법이 있다. 간접측정법에는 Reach-Average공식, Reynolds Stress, TKE공식 (Turbulent Kinetic Energy)이 있고 직접측정법에는 Shear Meter, Preston Tube 등이 있다. 본 연구에서는 바닥전단응력을 직접 측정할 수 있는 1차원 소류력 측정장치를 개발하고, 최대유속 5m/s 가변형 고속수로 실험을 통하여 Reach-Average 공식, Reynolds Stress, TKE 공식으로 산정한 바닥전단응력 값과 1차원 소류력 측정장치 값을 비교 분석하였다. 실험케이스는 총 3개로, 22.42???, 30.00???, 41.00??? 유량을 사류이면서 난류인 상태로 실험을 수행하였다. 분석 결과, 본 연구에서 개발한 1차원 소류력 측정장치의 측정값은 TKE공식과 약 2.3% 차이가 났으며, Reach-Average공식과 약 8.1%, Reynolds Stress는 약 22.1% 차이가 났다. 즉, 본 연구에서 개발한 1차원 소류력 측정장치는 유속 범위(1m/s ~1.6m/s )에서 TKE공식을 이용한 바닥전단 응력과 가장 근사하게 나타나는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.21-21
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• 2022

충적하천의 하상과 제방은 흐름에 의해 쉽게 침식되는 사립자들로 구성되어 있다. 흐름이 더욱 강해지면 커다란 입자들도 움직이게 되고 더욱 커지면 결국 모든 입자들이 움직인다. 이렇게 흐름에 의해 하상과 제방을 구성하는 사립자들이 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 이때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 한계조건은 이동상 수리학의 시작으로, 이때부터 흐름은 물과 유사의 혼합이라는 이상류가 되어 순수한 물의 흐름보다 더 복잡하게 된다. 개수로는 관수로와 달리 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 상대적으로 매우 작으므로 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측벽에서만 작용하게 된다. 한계조건은 이러한 추상적인 의미에 앞서 바닥이 침식되지 않는 하도나 수로의 설계 등에 기본적인 자료가 된다. 개수로에서 경계면의 전단응력을 힘으로 표시하는 것을 통상 소류력이라 하며, 개수로 경계면에서 전단응력의 분포도; 이른바 단면의 평균 전단응력의 개념을 도입하여 해석하고 설계기준으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 건설기술연구원 하천실험센터의 급경사수로에서 연구를 진행하였으며, 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고자 연구를 진행하였고, 연구결과를 기존의 소류력 산정방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 장치는 실규모 실험을 위해 제작되었으며, 실규모 적용성 검토를 위해 실험실에서 충분한 검증실험을 거친 후 실규모 실험에 적용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.399-403
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• 2004

생태 수리학적 측면에서 수질 개선에 기여하는 깔따구들이 흐름 구조에 따라서 어떻게 분포하는지를 파악하기 위해 수리 실험을 수행하였다. ADV로 유속을 측정하였으며, 자기 다른 유속 조건하에서 유기물질과 깔따구들을 투입하였다. 취득한 유속자료를 이용하여 흐름구조를 파악하였으며, 난류특성인 난류 전단응력을 분석하였다. 유기물질과 깔따구들은 상대적으로 유속이 느리고 전단응력이 작게 나타나는 지점에 분포하였다. 깔다구들이 굴을 파고 서식을 하였더라도 흐름에 의해 서식처가 옮겨짐을 확인 하였으며, 서식처 역할을 할 수 있는 반구 구조물 주위에 서식하였다. 유기물질의 퇴적 및 깔따구들의 서식은 주로 흐름 방향 유속 분포에 영향을 받으며, 이차류도 이것들의 분포에 중요한 역할을 하고 있다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.12 no.4
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• pp.312-320
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• 2002

It is well-known that when single rock fractures undergo shear displacement, they are influenced by the boundary conditions and fracture roughness. In this case, aperture geometry will change by means of dilation due to the shear displacement. As fractures become the flow paths, fluid flow through rock fractures is affected by the void geometry. In this study, therefore, the influence of roughness on shear behavior of fractures has been investigated, and the resulting hydraulic behavior has been analyzed. In order for this study, a statistical method has been used to generate rough fractures, and they have been adopted into new conceptual models fur fracture shearing and flow calculations. The main contributions of this study are as follows: firstly, fracture shear behavior becomes less brittle with decreasing fracture roughness and increasing normal stress. Then, the characteristics of aperture distribution becomes those of roughness of fractures indicating its hydraulic significance. Finally, it is observed that with decreasing fracture roughness the breakdown of channel flow occurs more slowly.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.11
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• pp.1587-1592
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• 2010

The effects of specimen geometry and loading conditions on the stress distribution in a sandwich specimen under combined loads are investigated by elastic finite element analysis. A commercial software NASTRAN is used in plain-strain two-dimensional finite element analysis of sandwich specimens; the analysis was performed for three different specimen shape factors and four different combined displacement conditions. The results of computational analysis suggest that the effect of the combined displacement angle, which is defined as the ratio of the shear displacement to the normal displacement, on the size of the non-homogeneous stress distribution is observed only in the case of the shear stress and von Mises stress. Also as the combined displacement angle increases, the size of the nonhomogeneous stress distribution decreases in the case of the shear stress and increases in the case of the von Mises stress. In addition, as the specimen shape factor, which is defined as the ratio of the specimen length to the height, increases, the size of the non-homogeneous stress distribution under combined displacement conditions decreases significantly.