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국토교통R&D 연구개발보고서 글보기
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과제고유번호 18CTAP-C133094-02
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 수제 하류 3차원 흐름구조 규명을 위한 실험 및 수치해석적 연구
총 연구기간 2017-06-30 ~ 2019-03-30
연구책임자 강석구 당해년도
참여 연구원수
4명 당해년도
연구비
정부 : 201,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 201,000,000 원
총 연구기간
참여 연구원수
10명 총연구비 정부 : 370,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 370,000,000 원
연구기관명 한양대학교산학협력단
등록 발간번호 -
ISBN -
본 연구의 최종목표는 수리모형실험과 수치해석을 통한 수제 하류 3차원 흐름구조 규명과 주요설계인자 값 산출임.

▶ 목표 1: 수제 높이와 설치각도를 고려한 수제 하류 3차원 유동장의 실험적 측정 및 분석
■ 총 4건의 개수로 수리모형실험을 수행할 예정임.
■ 실험 안: 0.5와 1.0의 상대 수제높이 (h/H=수제높이/수심), 60, 90도의 설치각도에 대한 수리모형실험을 수행함. 구체적 수제높이와 각도 값은 추후 참고문헌 조사 후 변동 가능.
■ 3차원 유속측정이 가능한 초음파 유속계와 시간별 수위변화를 mm단위로 측정할 수 있는 초음파 수위계를 활용하여 시공간적 유속분포를 정밀 측정함.

▶ 목표 2: 3차원 유동해석 (CFD: Computational Fluid Dynamics) 모형을 이용한 수치해석
■ 수리모형실험 4건 중 2건을 선택하여 정밀 수치해석을 수행할 예정임.
■ 천만개 이상의 계산격자 사용
■ 슈퍼컴퓨터 기반의 3차원 병렬연산기법에 근거한 수치모형을 활용하여 기존 상용모형과 비교하였을 때 수십~수백 배의 연산속도와 높은 정확도로 해석을 수행할 것임.

▶ 목표 3: 3차원 유동장 정보를 바탕으로 주요 설계인자 값 도출
■ 실험 및 수치해석 결과 분석을 통한 4가지 설계인자에 대하여 정량적, 정성적 결과를 도출함
■ 4가지 주요설계인자는 정수역 길이, 하상전단응력, 최대유속, 이차류 분포양상임.

▶ 최종성과물
■ 성과물 1: 수리모형실험 결과 그림 및 도표
- 세부내용: 단면별 평균유속 분포도, 단면별 난류응력분포도, 전 영역에 대한 수심분포도
■ 성과물 2: 3차원 유동 수치해석 결과 그림 및 도표
- 세부내용: 단면별 평균유속분포도, 단면별 난류응력분포도, 단면별 2차원 유선도, 전체 흐름영역에 대한 3차원 유선도
■ 성과물 3: 3차원 흐름 가시화 동영상
- 세부내용: 수치해석 결과로부터 추출된 수제 하류 영역 3차원 흐름 가시화 동영상 파일.
■ 성과물 4: 4가지 설계인자 값의 공간분포도
- 세부내용: 수치해석 결과로부터 정수역 크기, 하상전단응력, 최대유속, 이차류의 공간적 분포도 산출
색인어 한글 수리모형실험 수공구조물 난류 초음파유속계 3차원 유동해석
영문 Flume experiment Hydraulic structure Turbulence Acoustic Doppler Velocimetry 3D CFD modeling
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