• Title/Summary/Keyword: Open Channel Flow

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Hydraulic Effect of Vertical-Strip Side Wall in Open Channel Flow (개수로 흐름에서 측벽 수직줄눈의 수리효과)

  • Park, Sang-Deog;Ji, Min-Gyu;Nam, A-Reum;Woo, Tae-Young;Yang, Eun-Ik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.700-700
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    • 2012
  • 산지유역은 하천을 따라서 도로가 발달되어 있어서 대부분의 도로가 홍수시 하천의 영향을 많이 받는다. 산지하천은 경사가 급하고 만곡수충부가 많이 발달되어 있기 때문에 홍수시 유속이 빠르고 만곡수충부의 편수위가 매우 크다. 이는 만곡부 호안 파괴와 도로 유실의 피해를 일으키는 경우가 많다. 따라서 대부분의 산지하천 만곡수충부에는 홍수피해 방지를 위해 콘크리트 옹벽호안으로 되어 있다. 그러나 콘크리트 옹벽은 조도가 작기 때문에 유속이 더 빠르게 되고 편수위를 한층 증대시킬 수 있다. 산지하천 만곡수충부의 편수위를 줄이기 위해서는 접근유속을 줄여야 하나 산지하천 특성으로 볼 때 접근유속 저감을 위한 공학적 방법은 제한적이다. 따라서 만곡수충부의 유속을 줄이는 방법으로 콘크리트 옹벽호안의 조도계수를 증대시키는 것이 효과적일 수 있다. 본 연구에서는 개수로 측벽에 수직돌출줄눈이 설치되었을 때 흐름에 미치는 수리효과를 개수로 수리실험으로 파악하고자 한 것이다. 실험결과 돌출줄눈의 간격이 수직돌출줄눈의 무차원 폭이 9일 때 평균유속이 가장 작게 나타났다. 이는 돌출줄눈의 간격이 개수로 내부흐름의 유속분포, 최대유속발생 위치, 유수단 면적의 크기에 영향이 미치기 때문이다. 따라서 개수로 측벽 수직돌출줄눈의 간격을 조절함으로써 개수로 유수저항의 크기를 조절할 수 있다.

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Numerical Simulations of Open-Channel Flow using Non-Linear k-$\varepsilon$ Turbulence Model (비선형 k-$\varepsilon$ 난류모형을 이용한 개수로 흐름 해석)

  • Choi, Seong-Wook;Kang, Hyeong-Sik;Choi, Sung-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.566-570
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    • 2012
  • 본 연구에서는 비선형 k-$\varepsilon$ 모형을 이용하여 직사각형 개수로에서 평균흐름과 난류구조를 모의하였다. 표준 k-$\varepsilon$ 난류모형은 난류의 등방성을 가정하여 국부적 평형상태에서 계산하기 때문에 유선에 따른 레이놀즈 응력의 변형이 큰 경우나 이방성이 강한 경우 이를 계산하지 못한다. 이를 보완하기 위하여 제시된 것이 비선형 k-$\varepsilon$ 난류모형이다. 본 연구에서는 표준 k-$\varepsilon$ 모형과 비선형 k-$\varepsilon$ 모형에 의한 모의결과를 비교하였다. 난류모형을 검증하기 위하여 직사각형 개수로에 흐름을 완전 발달된 등류로 가정하여 해석하였다. 지배방정식을 해석하기 위해 Patankar와 Spalding (1972)이 제시한 SIMPLER 알고리즘을 사용하였고 유한체적법을 이용하여 이산화하고 엇갈린 격자체계를 사용하여 계산에서 발생하는 과도한 진동을 줄였다. 또한 차분기법은 Patankar (1980)가 제시한 Power-law 기법을 채택하였으며 경계조건으로 2층 벽법칙 모형과 Hossain과 Rodi (1993)의 모형을 이용하였다. 두 모형의 적용성을 검증하기 위하여 실측자료를 이용하여 비교하였고 그 결과 비선형 k-$\varepsilon$ 모형이 표준 k-$\varepsilon$ 모형에 비해 좀 더 실측지에 가깝게 모의하는 것을 볼 수 있었다.

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An Experimental Study of the Local Scouring at the Downstream of the Fixed Bed in Open Channel Flow (개수로 흐름 내 고정하상 하류부에서의 국부세굴에 관한 실험 연구)

  • Park, Sung Won;Ahn, Jungkyu;Hwang, Jin Hwan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.388-392
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    • 2015
  • 본 연구에서는 고정하상 직하류부에서 발생하는 국부세굴현상을 분석하기 위해서 이동상 수리실험을 수행하였다. 순환식 유량공급이 가능한 개수로 실험장치에 아크릴로 제작된 사각형 모형을 설치하고 하류에 균일한 입경의 모래를 설치하여 다양한 수리조건과 시간변화에 따른 하상고의 변화를 측정하였다. 그리고 측정된 하상고 자료로부터 시간별 최대세굴심의 크기를 산정하여 분석하였다. 그 결과 세굴심의 상류부 경사는 일정한 값으로 유지되었고, 최대세굴심과 세굴공 길이, 최대세굴심 발생거리는 시간변화에 따라 증가폭이 점차적으로 감소하였다. 또한 세굴심의 시간변화식의 기울기와 경계지점에서의 수심평균 상대난류강도값과의 관계를 분석하였다. 세굴공 내에서는 하상근처에서 후류가 발생하고, 수심방향으로 유속편차가 극심하게 증가하는 분리전단층이 발생하였다. 본 연구에서 분석된 최대세굴심의 시간적 변화양상과 세굴심 내부에서 발생하는 흐름 및 난류강도 분포특성을 보다 면밀히 분석하여 세굴심의 발달에 영향을 미치는 인자를 이용하여 향후 적절한 세굴심의 예측식을 개발할 수 있고, 최대세굴심을 저감할 수 있는 방안을 제안할 수 있다.

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Experimental Investigation of the Turbulent Effect on Settling Velocity of Inertial Particles in Open-channel Flow (개수로 흐름에서 난류가 관성입자의 침강속도에 미치는 영향에 대한 실험 연구)

  • Baek, Seungjun;Park, Yong Sung;Jung, Sung Hyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.171-171
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    • 2022
  • 난류 수체에서 관성입자의 침강속도는 정지 수체에서보다 빠르고, 그 침강속도의 증가비율은 입자의 관성력과 난류의 길이 스케일에 큰 영향을 받는다고 알려져 있다(Wang and Maxey, 1993; Yang and Shy, 2003; Wang et al., 2018). 본 연구에서는 개수로 흐름에서 난류의 영향을 받는 관성입자의 침강속도를 측정하고, 정지 상태의 침강속도에 대한 침강속도의 증가비율과 난류 인자의연관성에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 관성입자는 비중 1.35, 직경 300 ㎛에서 2000 ㎛까지의 구형 플라스틱(PE; polyethylene) 입자이며, 해당 입자들의 침강속도는 PTV(particle tracking velocimetry) 방식을 통해 측정하였다. 그리고 PIV(particle image velocimetry) 기법을 통해, 개수로 흐름의 난류 에너지 소산율(energy dissipation rate, ϵ)과 그에 따른 Kolomogorov 길이 스케일을 측정하였다. 실험 결과, 모든 직경 조건에서 플라스틱 입자는 난류 흐름에서의 침강속도가 정지 수체에서의 침강속도보다 빠름을 보였으며, 그 비율은 입자 직경이 난류의 길이 스케일과 유사하거나 작아질 때 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 유체 내에서의 관성입자의 거동에 대한 이론식과 비교하여 관성입자의 침강에 미치는 여러 힘들의 상대적 관계를 파악하였다. 본 연구의 결과는 자연 수체에서 미세플라스틱의 거동을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

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Water Circulation Structure in the Chinju Bay of Korea (진주만의 해수순환 구조)

  • Kim, Cha-Kyum;Lee, Jong-Tae;Jang, Ho-Sik
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.22 no.4
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    • pp.215-223
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    • 2010
  • A seasonal circulation patterns in the Chinju Bay (CB) were suggested from the observed data at two channels of the Noryang Channel (NC) and the Daebang Channel (DC) during the period from 2005 to 2008. The water circulation in the CB is mainly controlled through the NC and the DC. In winter, tidal current at the surface layer of the NC flows from the Kwangyang Bay (KB) eastward into the CB, whereas the current at the bottom layer flows from the CB westward into the KB. In summer, tidal current at the surface layer of the NC goes from the CB westward into the KB. The flow system at the NC shows the typical pattern of thermohaline circulation. In spring, tidal current at the surface layer of the eastern part of the DC flows out into southeastern open ocean. However, in summer, the current in the western part of the DC flows into the CB through the DC. Also, the velocity in the western part of DC is 50~70 cm/sec stronger than that in the eastern part. To obtain better understanding on the seasonal circulation pattern in the NC and the DC, additionally the detailed studies on the field measurements and three dimensional numerical modeling are needed.

Verification and Application of Velocity Measurement Using Price Meter and ADCP (회전식유속계와 ADCP를 이용한 유속측정의 검증 및 적용)

  • Kim, Eung-Seok;Choi, Hyun-Il
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.9 no.3
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    • pp.101-106
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    • 2009
  • Although ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) have been introduced and utilized for flow measurements since the end of 1990's, in-situ behavior performance of ADCP at stream gauging stations has not been evaluated in Korea. The purpose of this study is for verification and application of velocity measurements using a price meter and ADCP. The verification of measured velocities was carried out in a laboratory open-channel. The differences between the two velocity values measured by a pirce meter and ADCP are within 2.1%, which means that ADCP can be used at stream gauging stations. After verification, ADCP was applied to the Maekok stream selected as a test site for application. for application. The test application was performed by comparison of velocity results measured by ADCP and a price meter. Results show that the velocity values obtained by using ADCP coincide well with those by using conventional devices with the average measurement discrepancy of 10.5%.

One-dimensional Hydraulic Modeling of Open Channel Flow Using the Riemann Approximate Solver - Application for Natural River (Riemann 해법을 이용한 1차원 개수로 수리해석 - 자연하도 적용)

  • Kim, Ji-Sung;Han, Kun-Yeun
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.42 no.4
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    • pp.271-279
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    • 2009
  • The objective of this study is to develop the scheme to apply one-dimensional finite volume method (FVM) to natural river with complex geometry. In the previous study, FVM using the Riemann approximate solver was performed successfully in the various cases of dam-break, flood propagation, etc. with simple and rectangular cross-sections. We introduced the transform the natural into equivalent rectangular cross-sections. As a result of this way, the momentum equation was modified. The accuracy and applicability of newly developed scheme are demonstrated by means of a test example with exact solution, which uses triangular cross-sections. Secondly, this model is applied to natural river with irregular cross-sections and non-uniform lengths between cross-sections. The results shows that the aspect of flood propagation, location and height of hydraulic jump, and numerical solutions of maximum water level are in good agreement with the measured data. Using the developed scheme in this study, existing numerical schemes conducted in simple cross-sections can be directly applied to natural river without complicated numerical treatment.

Effects of Calcium Channel Blockers on Porcine Cardiac and Coronary Arterial Function in Ischemia-Reperfusion

  • Baik, Yung-Hong;Kook, Hyun;Park, Sun-Hee;Jeong, Seong-Joo;Lim, Dong-Yoon
    • The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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    • v.3 no.6
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    • pp.587-595
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    • 1999
  • This study was designed to investigate effects of calcium antagonists on endothelial and neuronal dysfunction of right coronary artery (RCA) induced by ischemia- reperfusion in anesthetized, open-chest pigs. After reperfusion, pigs were sacrificed and the RCA was rapidly dissected for in vitro experiments. Experimental groups were divided into 4 groups: control (C-RCA), ischemia-reperfusion only (I-RCA), verapamil infusion (VI-RCA) and nifedipine infusion (NI-RCA) group, respectively. The ischemia did not affect hemodynamics, mean arterial pressure, heart rate, LVdP/dtmax, and decreased RCA flow. Arterial pressure and heart rate during ischemia-reperfusion were decreased in VI-RCA and NI-RCA, and RCA flow during reperfusion was increased in NI-RCA. 5-Hydroxytryptamine (5-HT) produced concentration-dependent contractions in C-RCA. The 5-HT-induced contractions were potentiated in I-RCA and VI-RCA, but not in NI-RCA. Endothelium-dependent relaxation by calcium ionophore A23187 was inhibited in I-RCA and VI-RCA, and recovered in NI-RCA. Cyclic GMP contents were decreased in I-RCA group alone. Electrical field stimulation in C-RCA produced transient and frequency-dependent contractions and at 50 Hz caused biphasic contractions. The transient contractions were not affected by pretreatment with phentolamine and atropine, but the biphasic contraction was altered by the pretreatment. Both contractions were inhibited in I-RCA, and were partially recovered in VI-RCA and NI-RCA. Ischemia-reperfusion of RCA in pigs causes endothelial and neuronal dysfunctions, and calcium antagonists partially prevent both.

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Finite Element A nalysis of Gradually and Rapidly Varied Unsteady Flow in Open Channel:I.Theory and Stability Analysis (개수로내의 점변 및 급변 부정류에 대한 유한요소해석 :I.이론 및 수치안정성 해석)

  • Han, Kun-Yeun;Park, Jae-Hong;Lee, Jong-Tae
    • Water for future
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    • v.29 no.6
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    • pp.167-178
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    • 1996
  • The simulation techniques of hydrologic data series have been developed for the purposes of the design of water resources system, the optimization of reservoir operation, and the design of flood control of reservoir, etx. While the stochastic models are usually used in most analysis of water resources fields for the generation of data sequences, the indexed sequential modeling (ISM) method based on generation of a series of overlapping short-term flow sequences directly from the historical record has been used for the data generation in western USA since the early of 1980's. It was reported that the reliable results by ISM were obtained in practical applications. In this study, we generate annual inflow series at a location of Hong Cheon Dam site by using ISM method and first order autoregressive model (AR(1)), and estimate the drought characteristics for the comparison aim between ISM and AR(1).

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A Comparative Study of 2-Dimensional Turbulence Models for Thermal Discharge (2차원 온배수 난류모형의 비교연구)

  • Choi, Hung-Sik
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.32 no.3
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    • pp.225-235
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    • 1999
  • For a comparative evaluation of three turbulence models in the analyses of thermal discharge behavior into a crossflow, a 2-dimemsional near-field numerical model is developed. The selected models are k-$\varepsilon$ and k-ι turbulence models as a 2-equation turbulence model and a 4-equation turbulence model in which the transport equations for mean of the temperature fluctuation squared and its dissipation rate for the consideration of buoyancy production and turbulent heat flux terms are added to a k-$\varepsilon$ turbulence model. The developed models are applied to a steady flow in an open channel with simple geometry and the numerical results agree with the existing experimental data. Numerical results of buoyancy induced gravitational lateral spreading by 4-equation turbulence model agree with the experimental data better than those of 2-quation turbulence models. The flow patterns by 4 and 2-equation turbulence models are similar.

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