흡수정 내 와류분포 분석을 위한 실험 및 수치모의

• 영문명: Experimental and Numerical Experiments for Vorticity Analysis in the Sump
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 박인환(Park Inhwan) 김형준(Kim Hyung Jun) 성호제(Seong Hoje) 이동섭(Rhee Dong Sop)
• 간행물 정보: 『3. 한국방재학회 학술대회논문집』2018년, 386~386쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2018.02.27

국문 초록

최근 국지성 집중호우의 증가로 인한 홍수피해가 빈번히 발생함에 따라 내배수시설의 성능향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 내배수시설 중 빗물펌프장은 도심지의 저지대 및 불투수층으로 유입한 우수를 배제하기 위한 중요시설 중 하나로서 도시침수 방어를 위해 성능을 향상시킬 필요가 있다. 빗물 펌프장의 안정적인 운영을 위해 흡수정으로 유입된 우수를 제외지로 토출시켜 흡수정 내 일정수준의 유출량을 유지시키는 것이 필요하나 와류발생과 이로 인한 공기연행으로 인해 배수성능이 감소할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 표면 와류에 의한 배수성능을 검토하기 위해 모형실험과 OpenFOAM을 이용한 수치실험을 수행했다. 흡수정 내의 흐름측정을 위해 PIV 분석기법을 이용하였으며, 흡입유량의 변화에 따른 흡입관 후면의 와류발생의 변화를 비교했다. 흡입관의 흡입유량이 증가함에 따라 흡입과 후면의 와류강도가 강하게 발생하였으며, 흡입관 하부의 연직유속이 와류발생으로 인해 감소하여 흡입 효율이 감소하는 결과가 나타났다. 모형실험 조건을 이용하여 OpenFOAM을 이용한 2차원 수치모의 를 수행했다. 흡수정 내에서 발생하는 난류해석을 위해 k-ω 난류모형을 이용했고, 자유수면 모의를 위해 InterFOAM solver를 이용했다. 수치모의 결과, 유입유속의 감소를 위해 설치된 경사부에서 유입유속이 크게 감소하는 것으로 나타났고 흡입관 후면과 하부에서 강한 와류가 형성되어 흡입관으로 향하는 유선의 형성을 방해하는 것으로 나타났다. 따라서 부유식 와류방지 장치(F-AVD)를 설치하여 흡입관 후면의 와류강도를 비교한 결과 와류강도가 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 와류강도 저감으로 인해 흡인관 하부의 연직방향 유속 또한 증가하여 흡입효율을 향상시키는 결과가 나타났다.

키워드

흡수정 와류강도 부유식 와류방지장치 OpenFOAM