-
1. ì ë¡
-
2. Ʞ볞ìŽë¡
-
3. ì늬ì€í 몚í ì ì
-
4. ììí ìžë²íž ì€ì¹ ì ìì€ê³ì ë³í
-
5. ìžë²íž ê°ì íì ëì¶ì ìí ìì¹ëªšì
-
5.1 Fluent 몚íì 격ìë§ êµ¬ì±
-
5.2 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì íëŠëªšì
-
5.3 ê°ì ì ëì¶ì ìí ìì¹ëªšì
-
6. ê°ì ìžë²ížì ìëì§ ìì€ ì ê° íšê³Œ ë¶ì ì늬ì€í
-
7. ê²° ë¡
1. ì ë¡
ëìì§ììì ë°ìíë êµì§ì ìž ì§ì€ížì°ë ì ì¶ëìŽ êžê²©íê² ìŠê°íë ì ì§ëì íìêŽê±°ì ë¶ë ë° ë°°ì ë¥ë ¥ ë¶ì¡±ì§ìì ì€ì¬ìŒë¡ 칚ìíŒíŽë¥Œ ììµì ìŒë¡
ë°ììí€ê³ ìë€. ëìì§ìì ëŽëа ë¹ë¬Œì ë°°ì ìì€í
ì êŽê±°ìì€ì ìíì¬ ë°°ìëë¯ë¡ ë°°ì ìì€í
ì ì°ì ë°°ì ë¥ë ¥ ìŠê°ë ëì¬ì§ì 칚ì륌 ë°©ì§íêž°
ìí íìì ìž ììëŒ í ì ìë€. êŽê±° ìì€ì êŽê±°, ë§ší, ì°ìí ì€, 묌ë°ìŽ(ì€ì, ì°ì, ì§ìë°ìŽ) ë° ì°ê²°êŽ ë±ì í¬íšíë ìì€ë€ë¡ 구ì±ëìŽ
ìë€. ë§šíì êŽê±°ì êž°ì , ë°©í¥, ê²œì¬ ë° êŽê²œ ë±ìŽ ë³íë ê³³, ëšì°šê° ë°ìíë ê³³, êŽê±°ê° í©ë¥íë ê³³ìŽë êŽê±°ì ì ì§êŽëЬì íìí ì¥ìì ë°ëì
ì€ì¹íì¬ìŒ íë€. ë§šíì íìì ë°ëŒì íì€ë§ší(ìí)곌 í¹ìë§ší(ì¬ê°í)ë¡ êµ¬ë¶ëë©°, ì ì
êŽ ë° ì ì¶êŽê³Œ ë§šíì ì í© íìì ë°ëŒ 1ê°ì ì ì
êŽê³Œ
1ê°ì ì ì¶êŽìŽ ìŒì§ì ììŒë¡ ìì¹íë ì€ê°ë§ší곌 ì ì
êŽê³Œ ì ì¶êŽìŽ ìŒì§ì ììŒë¡ ìì¹íì§ ìê±°ë, 2ê° ìŽìì ì ì
êŽê³Œ í ê°ì ì ì¶êŽìŽ ë§šíì ì í©íë
ííì í©ë¥ë§šíë¡ êµ¬ë¶íë€.
ììžììì ì ê³µíë 칚ìíì ë륌 ìŽíŽë³Žë©Ž ì£Œë¡ ëì¬ì§ ë°°ìì ìì íë¥ë¶ìì ë§ší ìë¥ ë° êŽê±°ì íµìë¥ ë¶ì¬ë¡ ëì¬ì§ 칚ìê° ë°ìíê³ ììŒë©°, ìŽë¬í
ë°°ìì ìì íë¥ë¶ì ì£Œë¡ ì€ì¹ëìŽ ëì¬ì§ íë¥ë¶ 칚ìì ì§ì ì ìž ìí¥ì 믞ì¹ë êŽê±° ìì€ìŽ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíìŽë€. 곌ë¶í 4ë°©í¥ ë§šíììì ìë ìì€ì
êŽê±° ìì€ì ë°°ìì ë§€ì° ì€ìí ìí¥ì 믞ì¹ë©°, ì°ì êŽê±° ìì€í
ì ë°°ìë¥ë ¥ ì ê°ì ìë¹í ë¶ë¶ì ì°šì§íê² ëë€. ë°ëŒì êŽê±° ìì€ ëŽ ë§šíììì
ì늬ì ìëì§ ìì€ ë¶ìì ëí ì°êµ¬ì ìëì§ ìì€ì ì ê° ë°©ì ë° ë°°ìë¥ë ¥ ìŠë ë°©ììŽ ì구ëê³ ìë ì€ì ìŽë€. ê·žë¬ë¯ë¡ 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì
í©ëЬì ìž ìëì§ ìì€ ì ê° ë°©ì ë° ì ì§êŽëЬ êž°ì€ìŽ íìíë©° í©ëЬì ìž ì€ì¹ ë° ì€ê³ êž°ì€ì ì ìíêž° ìíì¬ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìë ìì€ì ë¶ìí
íìê° ìë€.
ë§šíììì ìì€ê³ì ì°ì ë° ìì€ ì ê° ë°©ìì êŽí êµëŽ ì°êµ¬ë Kim et al. (2008, 2009, 2010)ìŽ ì€ê°ë§ší, 90° ì í©ë§ší
ë° 3ë°©í¥(Tí) í©ë¥ë§šíì ìì€ê³ì ì°ì ë° ìžë²íž ì€ì¹ì ë°ë¥ž íëŠí¹ì± ë¶ìì ì€ìíììŒë©°, Ryu et al. (2016)ì 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì
ë§ší íí ë³íì ë°ë¥ž ìì€ê³ì륌 ì°ì íê³ ì ì
ì ë ë³íì ë°ë¥ž ìì€ê³ì ì°ì ìì ì ìíìë€. ëí 3ë°©í¥(Tí) í©ë¥ ë§šíì ì€ì¹ì êŽí ì¬íì
Ministry of Environment (2011)ì ê°ëµì ìž íë§ ì ìëìì ë¿, 구첎ì ìž ì€ì¹ êž°ì€ ë° ì ê° ë°©ììŽ ì ìëìŽ ìì§ ìì ì€ì ìŽë€.
ê·žë¬ë¯ë¡ 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìëì§ ìì€ ì ê° ë° ë°°ìë¥ë ¥ ìŠë륌 ìí ì€íì ì°êµ¬ë ë§€ì° ë¯ží¡í ì€ì ìŽë€.
êµìžìì ë§ší ëŽë¶ì ìì€ê³ì ì°ì ì êŽí ì°êµ¬ë 1950ë
ëë¶í° ì§ìì ìŒë¡ ìíëê³ ììŒë©°, 곌ë¶í ì€ê° ë§šíììì ìëì§ ìì€ ì ê°ì êŽí ì°êµ¬ë
1980ë
ëë¶í° ꟞ì€í ì§íëìŽ ìë€. Marsalek (1984)ì ì§ì êŽìŒë¡ ì°ê²°ë ì ì¬ê°í ë° ìí ë§šíì Ʞ볞ííì ë°ìí ìžë²íž ë° Uí
ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í ííì ëíì¬ ì€íì ì€ìíì¬ ì¬ê°í ë§ší곌 ìí ë§šíììì ìì€ê³ì륌 ì ìíìë€. Arao and Kusuda (1998)ë íë¥ë¶
칚ìì ìíë§šíì ëí ëšì°š ë° ìžë²íž íìë³í ì€íì ì€ìíì¬ ë§šíì ìì€ê³ì륌 ë§šíì ìì¬ì ë°ëŒ ì 늬íì¬ ì ìíìë€. Merlein (2000)ì
ì§ì êŽë¡ë¡ ì°ê²°ë 3ê°ì ìí ë§ší ëŽë¶ì Uí ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íê³ ìžë²íž ìë¶ì ì²ê³µí(cover plate)륌 ì€ì¹í ì€íì íµíì¬ ê³Œë¶í ìíìì
ì ì
ì ë ë³íì ë°ë¥ž ìí ë§šíì ìì€ê³ì륌 ì°ì íìë€. Federal Highway Administration (2005)ììë ë§ší곌 ì°ê²°êŽê²œì
ì°ê²°ê°ë, ì°ê²°êŽê³Œ ë§šíì§ê²œ ë³íë¹ ë° ë§ší ëŽ ìì¬ë¹ ë° ë²€ì¹ íí ë³íì ë°ë¥ž ìì€ê³ì ì°ì ìì ì ìíììŒë, 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíì êŽí ìì€ê³ì
ì°ì ìì ì ìëì§ ìê³ ìë ì€ì ìŽë€.
곌ë¶í í©ë¥ë§šíì ìì€ê³ì ì°ì ì êŽí ì°êµ¬ë Lindvall (1984)ì 2ê°ì ì ì
êŽê³Œ í ê°ì ì ì¶êŽìŒë¡ ìŽë£šìŽì§ í©ë¥ë§šíì 곌ë¶í ìíë¡
ê°ì íê³ í©ë¥ë§šíì ëŽë¶ íìì ì€ê° ë²€ì¹ê³Œ ì 첎 ë²€ì¹ ííì ë ê°ì§ë¡ 구ë¶íìë€. Marsalek and Greck (1988)ì ì¬ê°í ë§ší곌
ìí ë§šíìì ë§ší í곌 ì°ê²°êŽ êŽê²œì ë¹(b/D)륌 2.26곌 4.6ìŒë¡ ì ì íì¬ ì€íì ì€ìíì¬ ì¬ê°í ë§šíì ìì€ê³ìë 1.73, 1.52ë¡
ìí ë§šíì ìì€ê³ìë 1.80, 1.87ë¡ ì ìíìë€. ë§ší ëŽë¶ì ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íê±°ë ë§šíëŽì íìì ë³íì쌰ìŒë©°, ë§šííì곌 ì°ê²° êŽê±°ì ëŽê²œë³í륌
ê³ ë €íì¬ ìì€ê³ì ì ê°ë°©ìì 몚ìíìë€. Johnston and Volker (1990)ë ìŒë°ì ìž ì€ê°ë§šíììì ìì€ê³ì ì°ì 곌 ë§ší ëŽ ë²€ì¹ ì€ì¹ì
ë°ë¥ž ìì€ì ê° íšê³Œë¥Œ íìžíìë€. ëí ì°ê²° êŽê²œìŽ ìë¡ ë€ë¥ž ë ê°ì ì ì
êŽê³Œ í ê°ì ì ì¶êŽìŽ ì í©íë 곌ë¶í í©ë¥ë§šíìì ì ì
ì ë ë³íì ë°ë¥ž
ìì€ê³ì륌 ì°ì íê³ ì€íìì ì ìíìë€. ê·žëŠ¬ê³ í©ë¥ë§ší ëŽ ê°ìêž°(deflector) ì€ì¹ì ë°ë¥ž ìëì§ ìì€ì ì ê° íšê³Œë¥Œ ì ìíìë€. Wang
et al. (1998)ì 3ê°ì ì ì
êŽê³Œ 1ê°ì ì ì¶êŽìŽ ì í©íë 4ë°©í¥ ìí í©ë¥ë§šíì ìì€ê³ì ì°ì ì ëíŽ ì°êµ¬íìë€. ë§ší ëŽë¶ì ë²€ì¹ì ì€ì¹íìê³
ë§šíì í¬êž°ì ì°ê²° êŽê²œì í¬êž°ë¥Œ ë³íìí€ë©Žì ì€íì ì€ìíì¬ 3ê° ì ì
êŽì ì ì
ì ë ë¹ì ë°ë¥ž ìì€ê³ì륌 ì ìíìë€. ìŽì ê°ìŽ ì€ê°ë§ší ë° í©ë¥ë§šíììì
ìëì§ ìì€ì ì ê°ì ìí ìžë²íž ì€ì¹í ì늬몚í ì€í ì°êµ¬ë êµëŽìžìì ꟞ì€í ìíëììŒë 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíìì ìëì§ ìì€ ì ê°ì ìí ì€íì ì°êµ¬ë
믞í¡í ì€ì ìŽë©°, ì늬ì€íì íµí ìžë²ížì ì ì©ì± ë¶ìì êŽí ì°êµ¬ë ì 묎í ì€ì ìŽë€.
곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ ë§šíììì ìì€ê³ì륌 ì°ì ë° ìëì§ ìì€ ì ê° ë°©ìì ëì¶íêž° ìíì¬ ë¬žíì¡°ì¬ë¥Œ ì€ìíì¬ ì늬 ì€í 조걎ì ì ì íìë€.
ì€í 조걎ì ë°ë¥ž ì늬 몚íì ì ìíê³ ì늬 ì€íì ì€ìíì¬ ê³Œë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ììí ìžë²íž(ë°ìí, Uìí) ì€ì¹ ì 묎ì ë°ë¥ž ìì€ê³ì륌
ì°ì íìë€. ëí 3ì°šì ì ëíŽì 몚íìž Fluent 6.3 몚íì ìŽì©íì¬ ê³Œë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìì€ê³ì륌 ì ê°ìí¬ ì ìë ìžë²ížì íìì
ëì¶íêž° ìíì¬ ìžë²íž íìë³íì ë°ë¥ž ë§ší ëŽ íëŠ ë³í륌 몚ìíê³ ê°ì ìžë²íž íìì ëì¶íìë€. ìì¹ëªšì륌 íµíŽ ëì¶ë ê°ì ìžë²ížë¥Œ ì ìíê³
곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíì ì€ì¹íì¬ ìëì§ ìì€ ì ê° íšê³Œ ê²ìŠì ìí ì늬ì€íì ì€ìíìë€. ì€í결곌륌 íì©íì¬ ê³Œë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíììì
ê°ì ìžë²íž(ì§ì¬ê° ë° ì ì¬ê° ê°ê±° íí) ì€ì¹ ì 묎ì ë°ë¥ž ìì€ê³ì륌 ì°ì íê³ ì°ì ë ìì€ê³ì륌 ìíž ë¹êµíììŒë©°, ë§ší ëŽìì ìë¥ ë°ììŒë¡ ìží
ìŠê°ë ìì€ê³ì륌 ì ê°ìí¬ ì ìë ê°ì í ìžë²ížë¥Œ ì ìíìë€.
2. Ʞ볞ìŽë¡
곌ë¶í íëŠì¡°ê±Žìì ë§šíì ì°ê²°ë ê° êŽì íëŠì ìë ¥íëŠìŽê³ , ì í©êŽë€ì ê° ì§ì ììì ì 첎 ìë(H)ë ëì겜ì¬ì ìëì ìë ìëë¡ êµ¬ì±ëë€.
3ê°ì ì ì
êŽê³Œ í ê°ì ì ì¶êŽìŽ ì í©ëë 곌ë¶í í©ë¥ë§šíì ìì€ê³ì륌 ì°ì íêž° ìíì¬ Wang et al. (1998)ìŽ ì ì©í ìëì§ ë°©ì ìì
ìŽì©íìë€. 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìëìì€ ê°ìëë Ryu et al. (2016)ì ëŽì©ì ìžì©íìë€. ìëì§ ë°©ì ììì ëì겜ì¬ì ìëë
ìë ¥ìë()ì ìì¹ìë()ìì í©ìŽê³ , ì ëì ëí ì°ìë°©ì ìì ìŽë©°, ìŽë¥Œ ìëì§ ë°©ì ìì ì ì©í 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìëì§ ìì€ì Eq. (1)곌 ê°ë€.
(1)
ì¬êž°ì, , , ë ê°ê° 죌ì°ê²°êŽ, 잡멎 ì°ê²°êŽ A, Bì ëìíë ìë ìì€ìŽê³ , Eqs. (2)~(4)ì ê°ìŽ ì°ì ëë€.
(2)
(3)
(4)
ê° ì í©êŽììì 묎찚ì ìì€ê³ì ë ê° ìë ìì€í()곌 ì ì¶êŽì ìëìë()ë¡ ê³ì°ëë©°, Eq. (5)ì ê°ë€.
(5)
ì°ìë°©ì ìì Eqs. (2)~(5)륌 ëì
íì¬ ì 늬í멎, 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíì íê· ìì€ ê³ì ë Eq. (6)곌 ê°ë€.
(6)
3. ì늬ì€í 몚í ì ì
ì í©êŽê²œ ëë¹ ë§ší í¬êž°ì ë¹(ë§šíí¬êž°/ì í©êŽê²œ)ê° ìŠê°í ìë¡ ë§ší ëŽë¶ì 몚ì늬 ë¶ë¶ìì ì¬ìììŽ ìŠê°ëìŽ ê³Œë¶í ë§šíììì ë°°ìë¥ë ¥ìŽ ì íëë
Ʞ졎 ì°êµ¬ 결곌(Lindvall, 1984; Marsalek and Greck, 1988)륌 ë°ìíì¬ ë³ž ì€íììë Ministry of Environment
(2011)ì ë§šíí¬êž°/ì í©êŽê²œì ì í©ë¹ê° ê°ì¥ í°3.0ìž ì¡°ê±Žì ë§ë ë§ší í¬êž°ì ì°ê²° êŽê²œì ì±ííìë€. ëí, ë°°ìì ìì ëìŒí ê°ì°ê° ë°ìíìì
ë, ë°°ìêŽì ë§êŽì ìŽê³Œíì¬ í륎ë 곌ë¶í ìíë ë§ší ì í©êŽê±°ì ê·ëªšê° ìììë¡ ë¹ë²íê² ë°ìëë€. ë°ëŒì Ministry of Environment
(2011)ìì ì ìíê³ ìë ìµì êŽê²œ 300 mm륌 ì±ííììŒë©°, ìŽë¥Œ êž°ë°ìŒë¡ íì€ 1íž (ì§ê²œ 900 mm) ë§šíì ì ííìë€(Ryu et
al., 2016). Kim et al. (2008)ì ì°êµ¬ê²°ê³Œë¥Œ ì€ì©íì¬ ìêž° ì ì ë ë§ší í¬êž°ì ì í©êŽê²œì Froude ìì¬ë²ì¹ì ìŽì©íì¬ 1/5
ì¶ì²ìŒë¡ ì ìíìë€.
ì늬ì€í ì¥ì¹ë ê³ ìì¡°, ì ë¥ì© ìì¡°(A, B, C), ìí¬ëŠŽ êŽë¡( 60 mm), ìí¬ëŠŽ ë§ší(180Ã180 mm), ì¡ì£Œê³ ë° ì°šì§íµìŒë¡ 구ì±íìë€. êŽë¡ëŽ íëŠì ìì í륌 ìíì¬ ì ì
êŽë¡ ë° ì ì¶êŽë¡ë¥Œ ê°ê° 450
cmìŽìì êžžìŽë¡ ì€ì¹íìë€. 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìì€ê³ì륌 ì°ì íêž° ìíì¬ ë§šíììì ìë ìì€ê³Œ ì ì¶êŽì ìëìë ê°ìŽ íìíë€. ë§šíììì
ìë ìì€ì Fig. 1ììì ê°ìŽ ê° ì°ê²°êŽ(죌 ì ì
êŽ, 잡멎 ì ì
êŽ ë° ì ì¶êŽ)ìì ìž¡ì ë êŽëŽ ìë ¥ìëì ë³íì ìëìëì ê°ìŒë¡ ì°ì ëë€.
ë°ëŒì êŽëŽ ìë ¥ìë ë³íë íŒì조믞í°ë¥Œ íµíì¬ êŽìž¡íêž° ìíŽ ê° ì ì
êŽë¡ì 30 cm ê°ê²©ìŒë¡ ì€ì¹íììŒë©°, ë§ší곌ì ì í©ë¶ ì â€íììì ìë ¥ìë
ë³íììì ë³Žë€ ë©Žë°í ìž¡ì íêž° ìíì¬ 10 cm ê°ê²©ìŒë¡ 3ê°ì륌 ê°ê° ì€ì¹íìë€. ëí, ìëìëë ì ì
êŽì ì ëê³ë¥Œ ì€ì¹íì¬ ìž¡ì ë ê°ê°ì ì ëì
íê· ì ììŒë¡ ë³ííì¬ ì°ì íììŒë©°, ì ì
ì ëì ê²ìŠì ìíì¬ ì ì¶êŽ íëšì í 100 cm, êžžìŽ 100 cm, ëìŽ 40 cmì ì°šì§íµì ì€ì¹íì¬
ì ì¶ì ëì ì€ìž¡íìë€. ì ì
ì ëì ìŒì í ê³µêžì ìíì¬ ì§íì ìì¡°ì 묌ì ê³ ìì¡°ë¡ ìì íì¬ ìì륌 ìŒì íê² ì ì§ì쌰ìŒë©°, êŽëŽ íëŠìŽ ì ë¥ê° ëëë¡
ì ë¥ìì¡° A (110Ã100Ã110 cm), B (120Ã100Ã100 cm), C (120Ã150Ã120 cm)륌 ê°ê° ì€ì¹íìë€.
Fig. 1.
Schematic Layout of the Physical Model (Ryu, 2016)
Table 1. Experimental Conditions
|
Table 2. Discharge Conditions with Change of Lateral Flow Ratio
|
ì늬 ì€í조걎ìŒë¡ ë§ší íìë³ í¬êž°ë 180Ã180 mm ì¬ê°í ë§šíì ì ííìë€. ì ì
ì ë ë³íì ë°ë¥ž 4ë°©í¥ ë§šíììì íëŠí¹ì± ë³í륌 ë¶ìíêž°
ìíì¬ ì€íì ëì Ministry of Environment (2011)ì êŽê±° ìŽì ì€ê³ì ì(1.0 m/sec)ì ê³ ë €í 3.0 l/sec륌 êž°ì€ìŒë¡
2.0 l/secì 4.0 l/sec ë° ë§ší 몚íì ìëš ëìŽ(0.5 m)륌 ìë¥íì§ ìë 4.8 l/sec륌 ìµë ì€íì ëìŒë¡ ê°ê° ì ì íìë€.
4ë°©í¥ ë§šíì 죌íëŠ ì ì
ì ë곌 잡멎ì ì
ì ëì ë³íì ë°ëŒ ë§šíëŽ íëŠí¹ì± ë° ìì€ê³ìê° ë€ë¥Žê² ëíë ê²ìŒë¡ íëšëë€. ë°ëŒì 잡멎ì ì
ì ë()곌 ì ì¶ì ë()ì ë¹ìž 잡멎ì ëë¹() ë³íì ë°ë¥ž ë§šíëŽ íëŠí¹ì±ì ë¶ìíêž° ìíì¬ ìž¡ë©Žì ëë¹()륌 0.0~1.0ìŒë¡ ë³íìí€ë©Žì ì늬ì€íì ì€ìíìë€(Table 1). Table 2ë ê° ì ì
ì ë ë° ì ì¶ì ëì ë°ë¥ž 잡멎 ì ëë¹ë¥Œ ììžíê²
ëíëž ê²ìŽë€.
4. ììí ìžë²íž ì€ì¹ ì ìì€ê³ì ë³í
ìŒë°ì ìŒë¡ ë§šíììì íëŠ ë° ë°°ìë¥ë ¥ì ê°ì íêž° ìíì¬ Ministry of Environment (2011)ììë ë§ší ë°ë¥ì ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íëë¡
íê³ ìë€. ìŽë¬í ìžë²íž ìì€ì ëíŽìë íìë ìì€êž°ì€ì 2.7.1 ë§ší ì ìì ì°ìë§šíì ê²œì° âì ë¶ë íìì ìí í ì í륌 ë몚íêž° ìíŽ êŽê±°ì
ì í©ìŽë í©ë¥ì ìí©ì ë°ëŒ ìžë²íž(invert)륌 ì€ì¹íë€âê³ ëª
ìëìê³ , 2.7.2 ë§šíë¶ì묌 ì ììë ìžë²ížì ì€ì¹ì ëí ì¬í(â ìžë²ížë
íë¥êŽê±°ì êŽê²œ ë° ê²œì¬ì ëìŒíê² íë€. â¡ ìžë²ížì ë°ëë€ë¶ë 10~20%ì í¡ëšê²œì¬ë¥Œ ëë€. ⢠ìžë²ížì íì íë¥ìž¡ íì ìë¥ê¹ì§ ê°ì ëìŽë¡
ì°ì¥íë€. ⣠ìë¥êŽê³Œ ìžë²íž ì ë¶ë 3~10 cm ì ëì ëšì°šë¥Œ ëë ê²ìŽ ë°ëì§íë€)ìŽ ëª
ìëìŽ ìì ë¿ êµ¬ì²Žì ìž íì, ê·ëªš, ì ì© ìì¹ ë±ìŽ
ì ìëìŽ ìì§ ìì ì€ì ìŽë€. ëí 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíìì ë°°ìë¥ë ¥ì ìŠëíêž° ìí ìžë²íž ì€ì¹ êž°ì€ìŽë ìžë²íž íìì ì ìë ì 묎í ì€ì ìŽë€.
믞êµì ê²œì° Federal Highway Administration (2005)ììë ì€ê°ë§šíì ëí ìžë²íž ê·ê²© ë° íìì ì ìíê³ ììŒë©°, êµìžì
ë§ší ìê³µ ìì 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíì ì í ê·ê²©ììë ììí ìžë²íž íìì ì ìíê³ ìì ë¿ êµ¬ì²Žì ìž ê·ê²©ìŽë ê·ëªšì ëí ì¬íì ì ìëê³ ìì§ ìì
ì€ì ìŽë€. ëí ì€íì íµí 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìëì§ ì ê°ë¥ë ¥ì ëí ë¶ìì ì 묎í ì€ì ìŽë€. ë°ëŒì 볞 ì°êµ¬ììë êµìžìì ì ìíê³ ìë
ììí ìžë²ížë¥Œ Fig. 2ì ê°ìŽ ì°ê²°êŽì ì ë° í¬êž°ë¡ ë§ë ë°ìí ìžë²ížì ì°ê²°êŽì í¬êž°ì ëìŒí í¬êž°ë¡ ë§ë Uìí ìžë²ížë¥Œ ì ìíì¬ 4ë°©í¥
í©ë¥ë§šíì ì€ì¹íê³ , ì늬ì€íì ì€ìíì¬ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìëì§ ìì€ì ìí¥êŽê³ë¥Œ ë¶ìíìë€. ì늬ì€íì ìííêž° ìíì¬ Wang et al.
(1998)ìŽ ì¬ì©í ìžë²íž íìì 볞 ì°êµ¬ì ì€í 몚íì ì ì©íì¬ ì ì
êŽ ë° ë§ší 몚í곌 ëìŒí ì¬ë£ìž ìí¬ëŠŽë¡ ì ìíìê³ , ì ìë ìžë²íž 몚íì
ì ì ë° ë§ší 몚íì ì€ì¹ ííë Fig. 3곌 ê°ë€.
Fig. 2.
Shape and Specification of Crossed Invert
Fig. 3.
Installed Inverts at Square Manhole
ì€í 조걎ìŒë¡ë ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì ë§ší곌 ë°ìí ìžë²ížì Uí ìžë²ížë¥Œ ê°ê° ë§ší ëŽë¶ì ì€ì¹í ë§šíì ê³ ë €íììŒë©°, 잡멎ì ëë¹ë¥Œ 0.0~1.0ê¹ì§
6ê°ì§ 조걎(0.0, 0.25, 0.50, 0.66, 0.75, 1.0)ìŒë¡ ì ì ìŠê°ì쌰ìŒë©°, ê·ž ëë§ë€ ë§šíì ìì¬, ì ì
ì ë, íŒì조믞í°ì ìë ¥ìë
ê°ì êŽìž¡íì¬ ìì€ê³ì륌 ìž¡ì íìë€. ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì Ʞ볞 4ë°©í¥ í©ë¥ë§ší곌ì ë¹êµë¥Œ ìíì¬ Tables 1 and 2ì ì€í조걎곌 ëìŒí
조걎ìì ì늬ì€íì ì€ìíììŒë©°, 잡멎êŽê±° ì ì
ëì ë³íì ë°ë¥ž ë§ší ëŽ ìì¬ ë³í륌 ìž¡ì íì¬ ë¹êµíìë€. ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í ë§ší곌 ì€ì¹íì§ ìì ë§šíììì
ìì¬ì ìž¡ì ë¹êµ 결곌 잡멎ìì ì ëìŽ ì ì
ëì§ ìë 조걎ììë ë§ší ëŽ ìì¬ìŽ ëìŒíììŒë, 잡멎 ì ì
ì ëìŽ ìŠê°í멎ì ë§ší ëŽì ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§
ìì ë§šíììì ìì¬ë³Žë€ ììí ìžë²íž(ë°ìí, Uìí)륌 ì€ì¹í ë§šíììì ìì¬ìŽ ì ë°ì ìŒë¡ ìœ 10% ì ë ìì¹íë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ìŽë 믞êµìì
ì ìëê³ ìë ììí ìžë²ížë¥Œ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíì ì€ì¹í ê²œì° ê³Œë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ë°°ìë¥ë ¥ì ìŠëìí€êž° 볎ë€ë ì€íë € ê°ìíë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€.
ë°ëŒì 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ë°°ìë¥ë ¥ì ìŠëìí€êž° ìí ê°ì ë ìžë²ížê° íìí ê²ìŒë¡ íëšëë€.
ì ì
ì ë ë³íì ë°ë¥ž ë§šíììì ìëì§ ìì€(ÎH)륌 ì°ì íêž° ìíì¬ ì€íìë¡ì 죌 ì ì
êŽ, 잡멎ì ì
êŽ ë° ì ì¶êŽì ìë ¥ìë륌 ìž¡ì íììŒë©°, ìž¡ì ë
ìëê°ì ë§ší곌 ì°ê²°êŽì ì í©ë¶ê¹ì§ ì íì ìž ì¶ìžì ìŒë¡ ì°ê²°íì¬ ë§ší ì ì
ë¶ì ì ì¶ë¶ìì ë°ìíë ë§ší ëŽ ìë ìì€ì ìž¡ì íìë€. ìž¡ì ë ìì€ìë
ê°ê³Œ ì ëê³ë¡ êŽìž¡ë ì ì
ë° ì ì¶ ì ëìŒë¡ë¶í° ê³ì°ë ê° êŽììì íê· ì ìì Eq. (6)ì ì ì©íì¬ ìž¡ë©Žì ëë¹ ë³íì ë°ë¥ž ìì€ê³ìì ë³í륌
ê³ì°íì¬ Table 3ì ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì 조걎곌 ë°ìí ìžë²ížì Uìí ìžë²ížê° ì€ì¹ë 조걎ìŒë¡ 구ë¶íì¬ ê°ê° ëìíìë€. Table 3ìì
잡멎ì ë ë³íë¹ì ë°ëŒ ì°ì ë ìì€ê³ìë Ryu et al. (2016)ìŽ ì ìí ë°ì ê°ìŽ ì ì¶êŽì ë ìŽëìŠìê° ì¶©ë¶í í¬ê² ëíëë¯ë¡ ì ëë³íì
ë°ë¥ž ë ìŽëìŠìì ìŠê°ì êŽê³ììŽ ìŒì íê² ëíëë ê²ì íìžíìë€.
Table 3. Variation of Head Loss Coefficients due to Installation of Cross Invert at
Square Manhole
|
ê° ì¡°ê±Žììì ìì€ê³ìì ë³í륌 ë¹êµí멎, 죌 êŽê±°ìì ë°ìëë ìì€ê³ìê° ì ë°ì ìŒë¡ ìœ 21% ìŠê°íì¬ ì£ŒêŽê±° íëŠììì ìëì§ ìì€ìŽ ì ë°ì ìŒë¡
ìŠê°íë ê²ìŒë¡ ëíë¬ìŒë©°, 잡멎 êŽê±°ììì ìì€ê³ìë ì ë°ì ìŒë¡ ìœ 39% ìŠê°íì¬ ì£ŒêŽê±°ììì ëìŒíê² ìëì§ ìì€ìŽ ìŠê°íë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€.
ìŽë ììí ìžë²ížë ê° êŽê±°ììì ì ì
ëë íëŠ ìììŽ ë§ší ì€ìë¶ìì íëŠì ê°ìì ë°ìììŒ ë§ší ëŽì ì 첎륌 ê°ì€ììŒ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìëì§
ìì€ì ì€íë € ìŠëìíŽìŒë¡ìš ë°°ìë¥ë ¥ì ì íìí€ë ê²ìŒë¡ íëšëë€.
죌êŽê±°ì 잡멎êŽê±°ìì ê³ì°ë ìì€ê³ì ê°ê³Œ ìž¡ì ë ì ì
ì ë ê°ì Eq. (6)ì ëì
íì¬ ì°ì í 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíììì ìì€ê³ì(K)ì
ì°ì íììŒë©°, ì°ì ë ìì€ê³ì ê°ì 잡멎ì ëë¹ì ìžë²íž ì€ì¹ì¡°ê±Ž ë³íì ë°ëŒì Fig. 4ì ê°ìŽ ëìëìë€. 4ë°©í¥ ì¬ê°í ë§šíììì íê· ìì€ê³ìë
ì ë ë³íì ë°ëŒ ìŠê°íë ìŒë°ì ìž ê²œí¥ì ìžë²íž ì¢
ë¥ ë° ì€ì¹ ì 묎ì êŽê³ììŽ ëªšë 겜ì°ìì ëìŒíê² ëíëê³ ììŒë©°, 잡멎 ì ëë¹ê° ìŠê°íšì ë°ëŒ
ìì€ê³ìê° ìŠê°íë 겜í¥ì 볎ìžë€. ê·žë¬ë ìŒë°ì ìŒë¡ ë§šíëŽ ìì€ ì ê° ë° ë°°ìë¥ë ¥ ìŠë륌 ìíì¬ ì€ì¹ëë Ʞ졎 ííì ìžë²íž(ë°ìí, Uí)륌 ì€ì¹í멎,
잡멎 ì ëë¹ê° 0.25ìŽíììë ëìŒí íê· ìì€ê³ì륌 ëíëê³ ììŒë, 잡멎ì ëë¹ê° 0.5 ìŽìë¶í°ë ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§ ìì ì¬ê°í ë§šíë³Žë€ ìì€ê³ìê°
ì ì°šì ìŒë¡ ìŠê°íì¬ ìž¡ë©Ž ì ëë¹ê° 1.0ìž ê²œì°ìë ë°ìí ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í ë§šíììë ìœ 25%ì ë ìŠê°íììŒë©°, Uìí ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í 겜ì°ìë
ìœ 37% ì ë ìŠê°ëë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ìŽë 죌 êŽê±°ìì ì ì
ëë ì ëìŽ íŽ ê²œì°ìë ììí êµì°šì ììì íëŠ ê°ììŽ ì ê² ë°ìëê³ ììŒë, 죌êŽê±°
ì ì
ë ë³Žë€ ìž¡ë©ŽêŽê±°ì ì ì
ëìŽ ìŠê°í 겜ì°ìë ê° ìž¡ë©ŽêŽê±°ìì ì ì
ëë ì ì
íëŠìŽ ììí ìžë²íž êµì°šì ìì ì¶©ëíì¬ íëŠì ê°ììŽ í¬ê² ë°ìíêž°
ë묞ìŽëŒê³ íëšëë€. ë°ëŒì ìì§ìŒë¡ ì§êµíë ììí ìžë²ížë 곌ë¶í ìíì ë§ší íëŠììë Ʞ졎 ë§šíì ë°°ìë¥ë ¥ í¥ìì ëììŽ ëì§ ìë ê²ìŒë¡
ë¶ìëììŒë¯ë¡ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ììí ìžë²ížì ì€ì¹ë ì§ìíì¬ìŒ í ê²ìŒë¡ íëšëë€.
Fig. 4.
Installed Inverts at Square Manhole
5. ìžë²íž ê°ì íì ëì¶ì ìí ìì¹ëªšì
5.1 Fluent 몚íì 격ìë§ êµ¬ì±
ì ì ì ì늬몚í ì€íìì ì ì ìë¯ìŽ ë¯žêµìì Ʞ졎ì ì ìë ììí ìžë²ížë ë§šíì ì€ì¹ì ë°°ì ë¥ë ¥ì ì€íë € ì ê°ìí€ë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ë°ëŒì
볞 ì°êµ¬ììë ë§šíëŽ íëŠì ë ìì€ìž ìžë²ížë¥Œ ëììŒë¡ ìì¹ëªšì륌 íµíì¬ ë€ìí ìžë²íž íí륌 ì ìíê³ ìŽ ì€ ê°ì¥ í©ëЬì ìž ìžë²ížë¥Œ ì ííì¬ 1/5ì¶ì²ìŒë¡
몚íì ì ìíê³ ì€íì íµíŽ ê²ìŠìŽ íìíë€.
볞 ì°êµ¬ì 곌ë¶í ë§šíì 묌곌 공Ʞì ë€ìì ëìŽ ì¡Žì¬íê³ êŽë¡ ë° ë§šíìì ìë¹í ëë¥ íëŠìŽ ë°ìíë€. ë°ëŒì ìŽë€ í¹ì±ì ë°ìíì¬ ìì¹ëªšìê° ê°ë¥íê³
ì 첎ìí ë° ìŽì ë¬, ííë°ì ë±ì ëììí 몚ëžë§ì ìí GUI (Graphical User Interface) í겜ì 3ì°šì ì í첎ì ìì¹ëªšíìž
Fluent 6.3몚í(Fluent, 2005)ì ìŽì©íìë€. Fluentë ì í첎ì ë²(FVM, Finite Volume Method)륌 ì¬ì©íë
ë¹ì ë ¬ 격ì ê³ì° íë¡ê·žëšìŒë¡ ì¬ë©Žì²Ž, ì¡ë©Žì²Ž, í늬ìŠ, íŒëŒë¯žë, ë€ë©Žì²Ž 격ì륌 ì§ìíì¬ ì묎늬 ë³µì¡í íììŽëŒë 묞ì ììŽ ëªšëžë§ì ìííë©°, 몚ë
ë¶ìŒì ì ì©ìŽ ê°ë¥íëë¡ ë€ìí ìì¹íŽì êž°ë²ì 볎ì íê³ ìë€. ëììíì 묞ì 륌 íêž° ìíì¬ ìì ì멎 íŽìì ë€ì ì 첎ì ê±°ëì íŽìíë ë°©ë²ìž
VOF (Volume of Fluid)ë°©ë²ì ì¬ì©íë€. ëí, ëë¥ ëªšíìŒë¡ 몚í, LES (Large Eddy Simulation) ë±ì ì¬ì©íì¬ íì², í구 ëë í구ì ê°ì ììì ëííë ì í첎ì ë§ì ê° ì 첎 첎ì ìì
ìì ë° ì ìì ê³ì°í ì ììŒë©°, ì ìë¥ ë¿ë§ ìëëŒ ë¶ì ë¥ ìíê¹ì§ 몚ìê° ê°ë¥íë€(Fluent Inc., 2005). ìŽë¥Œ íµíŽ ì¬ë¬ ííì
ë§ší, ìžë²íž ë° ì ë ë³íì ë°ë¥ž íëŠí¹ì± ë¶ìì íµíŽ ì늬 ì€í 몚íì 묌늬ì , ìê°ì íê³ë¥Œ 극복í ì ìë€ê³ íëšíììŒë©°, Kim et al.
(2010, 2011)ì 곌ë¶í í©ë¥ë§šíììì íëŠí¹ì± ë¶ì ë° ìì€ê³ì ì°ì ì Fluent 몚íìŽ ì ì©ê°ë¥íë€ë ê²ì ì ìíììŒë¯ë¡ 곌ë¶í 4ë°©í¥
í©ë¥ë§šíììì íëŠí¹ì±ì ë¶ìíêž° ìíì¬ Fluent 몚íì 볞 ì°êµ¬ì ì ì©íìë€.
곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ ë§ší ë° íì ë³íë ìžë²íž ì€ì¹ì ë°ë¥ž ë§ší ëŽ íëŠí¹ì±ê³Œ ë§ší ëŽì ë€ìì ëì ê³ ë €íêž° ìíì¬ VOF (Volume of Fluid)
Schemeì ì ì©íììŒë©°, ìì¹íŽì ë°©ë²ìŒë¡ë ë¹ì ìë¥, ë¶ì ë¥ ë°©ì ìì 1st order implicit method, ìë ¥ê³Œ ìë ê²°í©ì SIMPLE
method, ìŽì°í ë°©ë²ì First order upwind륌 ì¬ì©íìë€. Fluentììì ëë¥ íëŠì ê³ì°íë ë°©ë²ìë ëë¥ ìŽëìëì§ ì ëë¥ìëì§ ìì°ìš ì ì ë¬ ë°©ì ìì ëì
í ëë¥ ëªšíì ì±ííê³ standard wall functionsì ìŽì©íìë€. ë§ší ë° ì í© êŽê±°ì êž°í 몚íì 격ìë§ì ìì¹íŽìì ìì ì± í볎륌
ìíì¬ ë§ší곌 ì°ê²°êŽì í©ë¥ë¶ë¶ììë ì¬ë©Žì²Ž 격ìë¡ êµ¬ì±íê³ í©ë¥ë¶ë¶ì ì ìží 구ê°ììë 6멎첎 격ìë¡ êµ¬ì±íììŒë©°, ê° ê²©ìì 멎ì ê°ë¥í ì¬ê°í
ëë ìŒê°íì íí륌 ì·šíëë¡ íìë€. Mesh 구ì±ì ë°ë¥ž 격ìì ìë 695,901ê° êµ¬ì±íìë€(Fig. 5). ëí ë§ší 몚í 벜멎ìë Wall
(No-Slip) 겜ê³ì¡°ê±Žì ë¶ì¬íììŒë©°, ì ì
ë¶ìë ìë 조걎, ì ì¶ë¶ì ë§šíì ìì ì멎 ë¶ë¶ì 겜ê³ììë ëêž°ì 조걎ì ë¶ì¬íìë€. í©ë¥ ë§šíì
ìì€ê³ì ì°ì ì ìí ì늬몚í ì€í결곌ì ìì¹ëªšì 결곌륌 ë¹êµíêž° ìíì¬ ì ì
êŽê±°ì ì ì 조걎ì 죌ì ì
êŽì ì ì곌 잡멎ì ì
êŽì ì ìì ëìŒíê² 0.57
m/secë¡ ì늬 몚íì€íì 조걎 ë° ë§ší ë° ì°ê²°êŽê²œì í¬êž°ë ëìŒíê² ì±ííì¬ ìì¹ëªšì륌 ìííìë€.
Fig. 5.
Computational Meshes at Manhole
5.2 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì íëŠëªšì
ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì Ʞ볞맚í 몚í ì€í곌 ììí ìžë²íž 몚íì ì ì©í ê°ê°ì ì€íì íµíŽ ìžë²íž íì ë° ê·ëªšì ë°ëŒ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì íëŠ
í¹ì± ë° ë°°ìë¥ë ¥ì ìí¥ì 믞ì¹ë ê²ì ì ì ìììŒë©°, ë§ší ëŽ ìë¥ì ë°ì ë° ììë ë³íëë ê²ì ë¶ìíìë€. ëí ë§ší ëŽ ìë¥ë¡ ìží ìì€ê³ì
ìŠê°ë ë§šíììì ë°°ìë¥ë ¥ìŽ ì íëë€ë ì¬ì€ì íìžíìë€. ë°ëŒì ì€íìì íìžìŽ ë¯ží¡íë ì ì
-ì ì¶ì 죌 íëŠë°©í¥, ë§šíëŽ ìë¥ì ë°ì ìì¹ ë°
ëìŽ ë±ì íì
íêž° ìíì¬ ìì¹ëªšì륌 ì€ìíìë€.
ìžë²ížê° ì€ì¹ëìŽ ìì§ ìì ì¬ê°í ë§šíììì ìì¹ëªšì 결곌 Fig. 6(a)ìì 죌êŽê±° ì í©ë¶ì ì 몚ì늬 ë¶ë¶ê³Œ ì ì¶êŽê±°ì ì í©ë¶ ì 몚ì늬 ë¶ë¶ìž
ì¬ê°í ë§šíì ë€ ê°ì 몚ì늬 ë¶ë¶ìì Xë°©í¥ íëŠ ì ììŽ 0.2 m/sìŽíì ì ì ì 구ê°ìŽ ëíëë ì¬ìì ííê° ë°ìíë ê²ìŒë¡ 몚ìëìë€. ìŽë
ê° ì ì
êŽìì ì ì
ëë íëŠ ì ìì ìíì¬ ì ì¶ë¶ë¡ ë¹ ë¥Žê² ì ì¶ë멎ì ê° ëªšì늬ë¶ììì Xë°©í¥ ì ììŽ íì íê² ëšìŽì§ë ê²ìŽëŒ íëšëë€. ëí, Fig.
6(b)ì X-Z ëšë©Ž 벡í°ëìì ë§ší곌 ì ì¶êŽê±°ë¶ì ì í©ë¶ ìë¶ë¡ ìì§ ë°©í¥ìŒë¡ ìì¹íë íëŠ ììì 볎ìŽë ê²ìŒë¡ 몚ì ëìë€. ìŽë 죌êŽê±° ì ì
ë곌
잡멎êŽê±°ì ì ì
ëìŽ ë§ší ì¶êµ¬ë¶ì ìœ 5 cm ì§ì ë¶ìì íëŠì ì¶©ëë¡ ìžíì¬ ì ëìŽ ì§í©ëšì ë°ëŒ ì ì¶êµ¬ìì ì ì¶ëì§ ëª»íê³ ì í©ë¶ ìë¶ë¶ìŒë¡ ìì¹íë
ìì¹ë¥ì ì ììŽ 0.6 m/së¡ í¬ê² ë°ìí멎ì ìì§ ìì¹ë¥ë¡ ìží ìì§ë°©í¥ ì륌 ì ë°íë ê²ìŒë¡ íëšëë€.
Fig. 6.
Result of Numerical Simulation at Square Manhole without Invert
5.3 ê°ì ì ëì¶ì ìí ìì¹ëªšì
ì ì ì ìì¹ëªšì ë° ììí ìžë²íž ì€í 결곌륌 ê³ ë €íì¬ 4ë°©í¥ í©ë¥ ë§šíì íëŠê°ì ì ìí ê°ì ìžë²íž íìì ëì¶íêž° ìíŽìë ìë¥ë¥Œ ìµìííë
ìì¶©ë¶ ìµìí, 몚ì늬구ê°ìì ë°ìíë ì¬ììì ìµìí ë° ì í¥ìŽ ìì¶©ëìŽ ë°°ìë¥ë ¥ìŽ ì ê°ëì§ ìë ìžë²íž 몚íìŽ íìí ê²ìŒë¡ íëšëìŽ 4ê°ì§ ê°ì
íí륌 ì ì íìë€. ê°ì ì 1ì 3ë°©í¥ìì í©ë¥ëë ì ëìŽ ìë¡ ìì¶©ëì§ ìê³ ìž¡ë©Ž ì ëì ì í¥ì ì ì¶êµ¬ë¡ ì ëíì¬ íëŠìŽ ê°ì ë ì ìëë¡ êµ¬ìíìê³ ,
ê°ì ì 2ë ì ì
ì ëìŽ ëìì ìì¶©íì¬ ìë¥ë°ìì ìŠê°ìí€ë íìì ì ê°ìí¬ì ìë ì ë ìë¡ì ê³¡ë¥ ì ìë¡ ë€ë¥Žê² íì¬ ìì°šì ìŒë¡ ì í¥ìŽ ìì¶©íëë¡
구ìí ííìŽë€. ê°ì ì 3ì 겜ì°ë ì í©êŽê±° ì¬ìŽì ê³µê°ì ìë¥ê° ë°ìíë íììŽ êŽì°°ëìŽ ìŽë¬í ìë¥ ë°ìíë ê³µê°ì ìµìííëë¡ êµ¬ìíììŒë©°,
ê°ì ì 4ì ê²œì° ìë¥ ë°©ì§ êž°ë¥ ë° ìžë²ížë¡ ìží ë§ší ëŽ ì²Žì ì ì ììŽ ìµìê° ëëë¡ êµ¬ìí ê°ê°ì ííìŽë€(Table 4).
ìêž° ê°ì ìì 4ê°ì§ íìì ìžë²íž ì€ì¹ì ë°ë¥ž 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì íëŠ ë³í륌 ë¶ìíêž° ìíì¬ ìì¹ëªšì륌 ê°ê° ìííììŒë©°, ìì¹ëªšì 결곌륌 Ʞ볞
4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ìì¹ëªšì 결곌ì ë¹êµíìë€. ë¹êµ ë¶ìì ë§ší ëŽ íëŠ ë²¡í°ì ë¶ìì íµí ìë¥ì ì ê° ì 묎, ì ì ë ë¶ìì íµí ìì§ë°©í¥ ìë¥ì
ì ê° ì 묎 ë° í©ë¥ë§ší ëŽ ìì¬ì ì ê° ì¬ë¶ ë¶ìì ì€ìíì¬ ê°ì¥ íšìšì ìŒë¡ ë°°ìëë ìžë²íž íìì ì ì íìë€. ë§ší ëŽ ìë¥ ë°ì ë° ì¬ììì ì ê°ìŒë¡
íëŠê°ì ì ìí 4ê°ì§ ê°ì ìžë²ížì ìì¹ëªšì 결곌 Table 5ì ëíëŽìë€. Table 5ë ìžë²ížê° ì€ì¹ëìŽ ìì§ ìì Ʞ볞 ë§šíì ìì¹ëªšì
결곌 ë§ší곌 êŽê±°ì ì í©ë¶ 몚ì늬 ë¶ë¶ìì íëŠ ì ììŽ ê°ìíê³ ìë¥ê° ë°ìíì¬ íšìšì ìž ë°°ìì ì§ì¥ì ìŽëíë ê²ìŒë¡ 몚ìëìê³ ìíë§ší ë³Žë€ ì¬ê°í
ë§šíìŽ ë°°ìíšìšìŽ ë®ì ê²ìŒë¡ ë¶ìëìë€. ìêž° 몚ì 결곌륌 ê²í íì¬ íëŠ ê°ì ì ìí ìžë²íž íì ê°ëì ìë¥ê° ë°ìíì§ ìëë¡ íëŠ ë° ì í¥ í¹ì±ì
ë°ìíìë€.
Table 4. Detail Drawing of Invert Shapes for Flow Improvement
|
Table 5. Result of Numerical Simulation at Square Manhole with Invert of Improved
Shape
|
ê°ì ìë³ íëŠí¹ì± ë° ë°°ìê°ì íšê³Œë¥Œ ë¶ìíêž° ìíì¬ ìžë²ížê° ì€ì¹ëìŽ ìì§ ìì Ʞ볞 ë§ší ë° ì ëìë¡ê° ì§êµíë Ʞ졎 ìžë²ížë¥Œ ì ì©í 몚íì ìì¹ëªšì
결곌ì ê°ì ìì ë¹êµíêž° ìíì¬ Table 5ì X-Y ì ì ë륌 íìžíì¬ ë³Žë©Ž, ê°ì ì 1~3ì ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì ì¬ê°í ë§šíìì 죌êŽê±° ì ì
ë¶ì
ì ììì ë°ìíë íëŠì ì¬ìì ë¶ë¶ìŽ ê°ì ëë ê²ì íìžíìë€. ê·žë¬ë ê°ì ì 4ë ìŽ ë¶ë¶ìŽ ê°ì ëì§ ìë ê²ìŒë¡ ëíë¬ìŒë©°, X-Z ì ì ë륌
íìžíì¬ ë³Žë©Ž, ê°ì ì 1ì ìì§ë°©í¥ìŒë¡ ë°ìíë ìê° íì íê² ì€ìŽëë ê²ìŒë¡ ëíë¬ìŒë ê°ì ì 2~4ë ìì§ë°©í¥ì ìì íëŠìŽ ì§ìì ìŒë¡ ëíëë
ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ëí 곌ë¶í 4ê°í ë§šíììì ìëì§ ìì€ ë° ë°°ìë¥ë ¥ì ê°ì ì êŽí ì¬íì íëší ë Ʞ볞ì ìŒë¡ ì ì ìë ë§šíììì ìì¬ì
ë³í륌 íìžíì¬ ë³Žë©Ž, ê°ì ì 1ì ë§ší ëŽ ìì¬ìŽ ê°ì¥ ë®ê² ëíëë ê²ì ì ì ìë€. ë°ëŒì íëŠê°ì íšê³Œê° ê°ì¥ í° ê²ì 잡멎 ì ëì ì í¥
ì ëì ìžë²íž íëšë¶ ì ëìë¡ì ëšë©Žì ì ì¬ê°í ê°ê±° ííë¡ ë§ë ê°ì ì 1ìŽ ê°ì¥ íë¹í ê²ìŒë¡ íëšëë€.
6. ê°ì ìžë²ížì ìëì§ ìì€ ì ê° íšê³Œ ë¶ì ì늬ì€í
ìì¹ëªšì 결곌륌 íµíì¬ íëŠê°ì ì ìí 4ê°ì§ ìžë²ížì ëí ê°ì íšê³Œë¥Œ ì ëì ìŒë¡ ê²ìŠíêž° ìíì¬ ì€íì ì€ìíìë€. ìì¹ëªšì 결곌 ê°ì ì 1ì ìžë²íž
íììŽ íëŠê°ì íšê³Œê° ê°ì¥ íŽ ê²ìŒë¡ ììëìŽ ê°ì ì 1ì ëí ìžë²íž 몚íì ìí¬ëŠŽë¡ ì ìíìë€. ëí, ì¬ê°í ë§šíì 몚ìëŠ¬ë¶ ì¬ìì ê°ì ë°©ììž
ê°ì ì 3곌 ìžë²ížë¡ ìží ë§šíëŽ ì²Žì ì ì ìµìí ë°©ììž ê°ì ì 4ì ëíŽìë 몚íì ì ìíì¬ ì€íì ì€ìíê³ ìëì§ ìì€ ì ê° íšê³Œë¥Œ ë¹êµ ê²ìŠíìë€.
Table 6ì ê°ì ìžë²íž 몚íì íì곌 ë§šíëŽ ì€ì¹ íí©ì ëíëŽê³ ìë€. ëìŒí 조걎ììì ìëì§ ì ê° íšê³Œë¥Œ ìž¡ì íêž° ìíì¬ ì ì ìì ìííìë
ì늬ì€í 조걎곌 ëìŒí 조걎ìì ì늬ì€íì ì€ìíìë€.
4ì¥ììì ëìŒíê² ì£ŒêŽê±°ì 잡멎êŽê±°ìì ê³ì°ë ìì€ê³ì ê°ê³Œ ìž¡ì ë ì ì
ì ë ê°ì Eq. (6)ì ëì
íì¬ ì°ì í 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíììì
ìì€ê³ì(K)ì ì°ì íììŒë©°, ì°ì ë ìì€ê³ì ê°ì 잡멎ì ëë¹ì ìžë²íž ì€ì¹ì¡°ê±Ž ë³íì ë°ëŒì Fig. 7곌 ê°ìŽ ëìíìë€. Fig. 7ìì ê°ì ì
3곌 4륌 ì€ì¹í 곌ë¶í ì¬ê°í ë§šíììì ìì€ê³ìë ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§ ìì 곌ë¶í ì¬ê°í ë§šíììì ìì€ê³ìì ê±°ì ëìŒíê² ì°ì ëìŽ ê°ì ì 3곌
4ì ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íë ê²ì 곌ë¶í 4ê°í ë§šíììì ìëì§ ìì€ ì ê° ë° ë°°ìë¥ë ¥ì ìŠëìë í° íšê³Œê° ìë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ê·žë¬ë ê°ì ì 1ì
ì€ì¹í 곌ë¶í ì¬ê°í ë§šíììì ìì€ê³ìë ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§ ìì Ʞ볞 ì¬ê°í ë§šíììì ìì€ê³ìì ë³í ìììŽ ìž¡ë©Ž ì ëìŽ ë€ìŽì€ì§ ìê±°ë ì ê²
ë€ìŽì€ë 잡멎 ì ëë¹ê° 0.25ìŽí 조걎ììë ìëì§ ìì€ì ì ê° íšê³Œê° í¬ê² ê°ì ëë 겜í¥ì ëíëŽê³ ìì§ë ìì§ë§ 잡멎 ì ëë¹ê° ìŠê°íë 0.5ìŽì
조걎ììë ìœ 25~30% ì ë ìì€ê³ìê° ì ê² ì°ì ëìŽ ê°ì ì 1ì ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íë ê²ì 곌ë¶í 4ê°í ë§šíììì ìëì§ ìì€ ì ê° ë° ë°°ìë¥ë ¥ì
ìŠëìë í° íšê³Œê° ìë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. Table 6ììì ê°ì ì 1ì ìžë²ížì ëìŽë ììí ìžë²ížì ëìŽì ëìŒí 6 cmë¡ ì ìí ê²ìŽë¯ë¡
ë°ìí ìžë²íž ëìŽì ëìŒí ê°ì ì 1ì ìì€ê³ì ì ê°ì êŽí ìíž ë¹êµê° íìí ê²ìŒë¡ íëšëìŽ 3 cm ëìŽë¡ ê°ì ì 1ì ìžë²ížë¥Œ ì ìíì¬ ì늬ì€íì
ì¶ê°ì ìŒë¡ ì€ìíìë€.
Fig. 7.
Variation of Head Loss Coefficients at Square Manhole Considering Invert Conditions
Table 6. Shape and Installation of Improved Invert in Square Manhole
|
4ì¥ììì ëìŒíê² ì£ŒêŽê±°ì 잡멎 êŽê±°ìì ê³ì°ë ìì€ê³ì ê°ì ì°ì íì¬ Table 7ì ëìíì¬ ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì Ʞ볞 ì¬ê°í ë§šíìì ì°ì ë
ìì€ê³ìì ë¹êµíìë€. ëí ì°ì ë ìì€ê³ì ê°ê³Œ ìž¡ì ë ì ì
ì ë ê°ì Eq. (6)ì ëì
íì¬ ì°ì í 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíììì ìì€ê³ì(K)ì
ì°ì íììŒë©°, ì°ì ë ìì€ê³ì ê°ì 잡멎ì ëë¹ì ê°ì ì 1ì ìžë²íž ì€ì¹ì¡°ê±Ž ë³íì ë°ëŒì Fig. 8곌 ê°ìŽ ëìíìë€.
Table 7. Variation of Head Loss Coefficients due to Installation of Improved Invert
(Item1) at Square Manhole
|
Fig. 8.
Variation of Head Loss Coefficients at Square Manhole with Improved Invert Installation
ê°ì ì 1ì ìžë²íž(ì§ì¬ê° ë° ì ì¬ê° ê°ê±°í)륌 ì ìíì¬ ì늬ì€íì íµí ìì€ê³ì ì°ì 결곌, ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ì 죌êŽê±°ì ìì€ê³ìë 0.5~0.7,
잡멎êŽê±°ì ìì€ê³ìë 0.0~0.7 ë° ë§šíììì íê· ìì€ê³ìë 0.4~0.75ë¡ ì°ì ëìë€. ìŽë ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í멎 죌êŽê±°ì ìì€ê³ìë
ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§ ìì ë§šíë³Žë€ ìœ 7% ì ê°ëìê³ , 잡멎êŽê±°ì ìì€ê³ìë ìœ 7% ì ê°ëë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ëí ì ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ ì,
죌êŽê±°ì ìì€ê³ìë 0.4~0.55, 잡멎êŽê±°ì ìì€ê³ìë 0.0~0.6 ë° ë§šíììì íê· ìì€ê³ìë 0.4~0.6ë¡ ì°ì ëìë€. ìŽë ì ì¬ê° ê°ê±°í
ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í멎 죌êŽê±°ì ìì€ê³ìë ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§ ìì ë§šíë³Žë€ ìœ 27% ì ë ì ê°ëììŒë©°, 잡멎êŽê±°ì ìì€ê³ìë ìœ 33% ì ë ì ê°ëë
ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€(Table 6). ê°ì í ìžë²ížë¥Œ ì ì©í Table 6ììë 잡멎ì ë ë³íë¹ì ë°ëŒ ì°ì ë ìì€ê³ìë Ryu et al. (2016)ìŽ
ì ìí ë°ì ê°ìŽ ì ì¶êŽì ë ìŽëìŠìê° ì¶©ë¶í í¬ê² ëíëë¯ë¡ ì ëë³íì ë°ë¥ž ë ìŽëìŠìì ìŠê°ì êŽê³ììŽ ìŒì íê² ëíëë ê²ì íìžíìë€.
Fig. 8ìì ê°ì ë ìžë²ížì ìëì§ ìì€ ì ê° íšê³Œë¥Œ íìžíêž° ìíì¬ ìžë²ížê° ì€ì¹ëì§ ìì ë§ší곌 ê°ì ìžë²ížê° ì€ì¹ë ë§šíìì 잡멎 ì ì
ì ëì
ë³íì ë°ëŒ ì°ì ë ìì€ê³ì륌 ë¹êµíì¬ ëíëŽìë€. ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í 겜ì°ìë ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íì§ ìì 겜ì°ì ë¹íì¬ íê· 7%ì ìì€ê³ìê°
ì ê°ëììŒë©°, ì ì¬ê° ê°ê±°í ê°ì ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹í 겜ì°ìë íê· 28%ì ìì€ê³ìê° ì ê°ëë ê²ìŒë¡ ëíë¬ë€. ë°ëŒì 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í ë§šíì
íšìšì ìž ë°°ìë¥ë ¥ í¥ììí€êž° ìíŽìë ë§ší ëŽ ì€ì¹ ì¬ê±Žì ë§ëë¡ ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížë ì ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížë¥Œ ì€ì¹íë ê²ìŽ íìí ê²ìŒë¡ íëšëë€.
ìŽë ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ ììë 곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíì íê· ìì€ê³ìë 0.4~0.7ì ì¬ì©íê³ , ì ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ ììë íê·
0.4~0.6ì ì¬ì©íë ê²ìŽ í©ëЬì ìž ê²ìŒë¡ íëšëë€.
7. ê²° ë¡
볞 ì°êµ¬ììë ëìë°°ì ìì€í
ì êŽê±° ìì€ìì 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíììì ìëì§ ìì€ì ì ê° ë° ë°°ìë¥ë ¥ ìŠë륌 ìí ë§ší ëŽ ìžë²íž íì
ë° ì€ì¹ì¡°ê±Žì ëì¶íêž° ìíì¬ ì¬ê°í ë§ší ë° êŽê±°ë¥Œ 1/5ë¡ ì¶ìíì¬ ì늬ì€í 몚íì ì ìíìë€. 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í í©ë¥ë§šíììì ìëì§ ìì€ì
ì ê°ìí¬ ì ìë ìžë²íž íì 조걎ì ëì¶íêž° ìíì¬ Fluent 6.3몚íìŒë¡ ìì¹ëªšì ì€ìíìë€. ì ì ë ì늬ì€í 조걎ì 잡멎 ì ëë¹ ë° ìžë²ížì
íì 조걎ì ë³íìí€ë©° ì늬ì€íì ì€ìíì¬ ë€ì곌 ê°ì ê²°ë¡ ì ì»ìë€.
(1)ìžë²ížê° ì€ì¹ëìŽ ìì§ ìì ì¬ê°í ë§šíìì 죌êŽê±° ì í©ë¶ì ì 몚ì늬 ë¶ë¶ê³Œ ì ì¶êŽê±°ì ì í©ë¶ ì 몚ì늬 ë¶ë¶ìž ì¬ê°í ë§šíì ë€ ê°ì 몚ì늬
ë¶ë¶ìì ì ì ì 구ê°ì ë°ì곌 ë§ší곌 ì ì¶êŽê±°ì ì í©ë¶ ìì ìì§ ë°©í¥ìŒë¡ ìì¹íë ìì§ ë°©í¥ì ìì ë°ììŒë¡ ìží ì ì¶ ì ê°ìŽ ê³Œë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í
ë§šíììì 죌 ìëì§ ìì€ìŽ ììžìŒë¡ íëšëë€.
(2)ììí ìžë²ížë 잡멎ì ëë¹ê° 0.5ìŽíììë ììí êµì°šì ììì íëŠ ê°ììŽ ì ê² ë°ìëê³ ììŒë, 잡멎ì ëë¹ê° 0.5ìŽììŽ ë멎 ê° ìž¡ë©ŽêŽê±°ìì
ì ì
ëë ì ì
íëŠìŽ ììí ìžë²íž êµì°šì ìì ì¶©ëíì¬ íëŠì ê°ììŽ í¬ê² ë°ìíë€. ë°ëŒì ììí ìžë²ížë 곌ë¶í ìíì ë§ší íëŠììë Ʞ졎 ë§šíì
ë°°ìë¥ë ¥ í¥ìì ëììŽ ëì§ ìë ê²ìŒë¡ ë¶ìëììŒë¯ë¡ 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíììì ììí ìžë²ížì ì€ì¹ë ì§ìíì¬ìŒ í ê²ìŒë¡ íëšëë€.
(3)곌ë¶í 4ë°©í¥ í©ë¥ë§šíì íê· ìì€ê³ìë 잡멎ì ëë¹ê° 0.0~0.5ì ë²ìììë ì ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ 겜ì°ìë ê±°ì ìŒì í ê°ìŒë¡ ëíëŽìê³ ,
ìžë²íž 믞ì€ì¹ ë° ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ 겜ì°ìë ì ì§ì ìŒë¡ ìŠê°íììŒë, 0.5ìŽìììë ìì€ê³ìê° ëªšë 겜ì°ìì êžê²©í ìŠê°íììŒë¯ë¡ 잡멎ì ëë¹ì
ìŠê°ê° ìì€ê³ìì í° ìí¥ì 믞ì¹ë ê²ìŒë¡ íìžëìë€.
(4)ê°ì ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížì ì ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížë ê°ê° íê· ì ìŒë¡ ìœ 7%, 28%ì ìì€ê³ìê° ê°ìíì¬ ê³Œë¶í ì¬ê°í ë§šíìì ë°°ìë¥ë ¥ì
ê°ì íë ê²ìŒë¡ ë¶ìëììŒë©°, ì§ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²ížê° ì€ì¹ ë§šíì ìì€ê³ìë 0.4~0.7ì ì¬ì©íê³ , ì ì¬ê° ê°ê±°í ìžë²íž ì€ì¹ ë§šíì 0.4~0.6ì
ì¬ì©íë ê²ìŽ í©ëЬì ìž ê²ìŒë¡ íëšëë€.
(5)ê°ì í ìžë²íž ì€ì¹ì 곌ë¶í 4ë°©í¥ ì¬ê°í ë§ší ëŽì íëŠìì ìžë²ížê° ì€ì¹ëìŽ ìì§ ìì ë§ší ëë¹ ìì€ê³ìê° ê°ìíì¬ ë°°ì ë¥ë ¥ìŽ ê°ì ëë
ê²ìŒë¡ ë¶ìëìë€. ë°ëŒì êŽê±°ìì€ ì€ê³ ë° ìê³µ ìì ëì êŽê±° ìì€ì ë°°ìë¥ë ¥ì ìŠëìí€êž° ìíì¬ ë³ž ì°êµ¬ìì ì ìë ê°ì í ìžë²ížì ì€ì¹ ë°
íì©ìŽ ê°ë¥í ê²ìŒë¡ íëšëë€.