8주차
개수로 정상흐름의 기초(1)
1 개수로 흐름의 기초
▣개수로의 정상류
⦁ 수로중의 물이 중력의 작용으로 높은 곳으로부터 낮은 곳으로 흐르는 흐름
⦁ 자유수면(free surface)을 갖는 흐름
⦁ 흐름의 추진력은 수면경사
1.1 개수로 흐름의 분류
- 현상을 예측하거나 문제해결을 위한 방법 선정을 위해서
(1). 시간을 기준으로 분류
- 정상류(steady flow)
- 비정상류(unsteady flow)
1 개수로 흐름의 기초
(2). 위치에 따른 분류
- 등류(uniform flow, UF)
- 부등류(non-uniform flow or varied flow)
요인 : 수로경사의 변화, 단면의 형상 및 크기의
변화 흐름의 방 향, 수로중에 존재하는 각종 장애물
⦁부등류
- 점변류(Gradually varied flow, GVF)
: 수로를 따라 수면변화가 완만하게 나타나는 흐름 - 급변류(rapidly varied flow, RVF)
: 비교적 짧은 수로구간에서 수면변화가 급격하게 나타나는 흐름
1 개수로 흐름의 기초
◆ 흐름의 4가지 조합 1. 정상등류
2. 정상부등류(점변류, 급변류)
3. 비정상등류(거의 존재하지 않음) 4. 비정상부등류(점변류, 급변류)
◆ 개수로 흐름에 있어서 층류,난류의 구분
레이놀드수, - ①
관수로의 경우
1 개수로 흐름의 기초
식 ①에서
⦁ Re<500 이면 층류
⦁ 개수로 흐름은 일반적으로 난류 - 물의 점성이 매우 작음
- 개수로는 흐름규모가 일반적으로 큼
◆ Froude수에 의한 개수로 흐름의 분류
Fr<1 : 상류(subcritical flow, or tranquil flow) Fr=1 : 한계류(critical flow)
Fr>1 : 사류(supercritical flow or rapid flow)
1 개수로 흐름의 기초
1.2. 수로단면과 기하학적 인자 ① 수로단면
- 자연수로(natural channel) - 인공수로(artificial channel)
◈ 직사각형단면, 삼각형단면, 사다리꼴단면, 원형단면,포물형 단면
② 기하학적 인자
1. 수심(depth), y
- 자유표면으로부터 수로 바닥까지의 연직거리
1 개수로 흐름의 기초
2. 수위(stage)
- 임의의 기준면으로부터 자유표면까지의 연직거리 - 수로바닥을 기준면으로 취하면 수위는 수심과 일치 3. 유수단면적(cross sectional area of water), A
- 흐름단면과 수직한 수로의 단면중 물이 채워져 있는 면적 4. 윤변, P(wetted perimeter)
- 유수단면과 고체경계면이 접혀서 만들어지는 주변길이 5. 동수반경(hydraulic radius),
6. 수리 평균심(hydraulic mean depth), D
1 개수로 흐름의 기초
7. 한계류 계산을 위한 단면계수
(section factor for critical flow computation), Z
수로단면의 기하학적 인자 1) 단멱적
1 개수로 흐름의 기초
1.3 유속분포
- 최대유속은 수로 중심부의 수면근처에서 발생
- 전체수심의 약 20~30%인 거리에서 최대유속 발생 - 수심이 얕을수록 최대유속 발생위치는 수면에 근접
- 수로의 단면평균유속은 총수심의 약 60% 부근에서 발생
