관 내 물-토사 혼합물의 이상유동 해석

• 영문명: Numerical Study on Two-Phase Flow of Sand and Water Mixture in Pipelines
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 이원준(Lee Won jun) 이정호(Lee Jeong ho) 윤린(Yun Rin)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』16권1호, 205~211쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2016.02.28

국문 초록

국내 여름철 집중 호우는 많은 토사 및 유송잡물을 이송시키며 배수관로 내에 퇴적되어 토사재해나 침수를 유발시킨다. 이에 본 연구에서는 상용 해석 툴인 COMSOL 멀티피직스를 이용하여 길이 10 m, 관 직경 0.6 m의 배수관로 내에서 토사-물 혼합물의 입구 유입속도, 토사 입자의 크기, 그리고 토사의 혼합물 내 부피 비를 바꾸어가며 혼합물의 유동 및 입자분포특성을 파악하였다. 해석 결과 토사 입자크기가 증가 할수록 입자의 질량이 커지기 때문에 관 아래로 퇴적되는 양이 증가하는 것을 볼 수 있으며, 퇴적 되는 부분으로인한 속도분포의 불균형 현상이 나타났다. 관 바닥 기준 0.2 m까지 유입속도가 증가 할수록 토사 입자분포는 평균 4.6%씩 감소했으며,속도 분포는 전체적으로 관 상단의 속도가 하단보다 14.9% 빠르게 나타났는데, 하단부 퇴적물로인한 유동방해로 유체흐름이 상단으로집중되기 때문으로 판단된다. 토사 유입량이 증가 할수록 관 전체적으로 높은 토사 입자분포로 균일하게 분포했으며, 토사 입자크기의증가는 관 바닥 기준 0.2 m까지 토사 농도를 크게 하여 속도분포를 크게 변화시켰다.

영문 초록

Torrential rainfall in Korea causes the large amount of water and soil mixture flow into drainage pipes. Soil in the mixture is sed-imented in drainage pipes and frequently blocks the pipes, results in flooding in a city. In the present study, the effects of inlet veloc-ity, size of soil particle, and volume concentration of soil in the soil and water mixture on the flow characteristics and the soil distribution inside the pipe were numerically investigated by using the two-phase mixture model. The horizontally located pipe, whose length and diameter are 10 m and 0.6 m, was used in this simulation. With increase of inlet mixture velocity, velocity at the upper part of the tube is higher than that at lower part by 14.9%, and the volume fraction of soil from bottom to 0.2 m of tube decreased sub-sequently by 4.6%. The distribution of mixture velocity and soil volume fraction is getting uniform with increase of the inlet volume fraction of the soil in the mixture. With increase of size of the soil particle, the soil concentration increased subsequently by 6.6%from bottom to 0.2 m of the pipe, which make significant distortions in velocity distribution in tube.

목차

Abstract

요 지

1. 서 론

2. 수치 연구 방법

3. 해석 결과 및 고찰

4. 결 론

감사의 글

References

키워드

이상유동 Mixture 모델 토사-물 혼합물 유동해석 입자 분포 Two-phase flow Mixture model Soil and water mixture CFD simulation Particle distribution