레이저 도플러 유속계를 이용한 개수로 흐름에서의 난류측정

서지정보

· 발행기관 : 대한토목학회
· 수록지 정보 : 대한토목학회 논문집B / 25권 / 2호 / 123 ~ 134페이지
· 저자명 : 양원준, 최성욱

초록

본 논문에서는 개수로 난류의 바닥 조건에 따른 평균흐름 및 난류구조, 그리고 고유구조의 특성을 연구하였다. 이를 위하여 광학기술을 이용한 최신 계측기기 중 하나인 레이저 도플러 유속계를 이용하여 2차원 순간속도를 측정하였다. 측정된 평균유속, 레이놀즈응력, 난류강도, 와점성계수, 혼합 길이 등의 난류량을 기존에 제시된 경험식과 비교하였으며, 기존 연구 결과와 유사함을 확인하였다. 특히 과거 음파 도플러 유속계로는 측정할 수 없는 경계면 근처에서의 급격한 흐름구조 변화를 세밀하게 측정하였다. 사분면 기법을 이용하여 개수로 흐름의 고유구조를 살펴본 결과, 분출 및 쓸기현상의 발생 확률이 다른 상호작용에 비해 지배적이며, 순간 레이놀즈응력은 시간평균 레이놀즈응력에 비해 최대 7 배 정도 큰 값이 간헐적으로 발생하는 것을 확인하였다. 고속 푸리에 변환을 통한 스펙트럼 분석을 통하여 에너지 폭포 현상 및 난류 渦의 미시 및 거시 특성크기를 파악하였다. 또한 개수로 흐름에 있어 중요 매개변수 중 하나인 전단속도 산정에 관한 여러 방법을 검토하고, 유속 측정 결과를 이용하여 전단속도를 산정하였다. 산정된 전단속도는 모두 유사하게 나타났으며, 레이놀즈응력 분포를 이용하는 것이 용이하며 비교적 신뢰할 만한 것으로 나타났다.

참고자료

· 없음