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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김진
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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본 연구는 최근 국내에서 계획하고 있는 도심지 지하고속도로가 네트워크형 특징을 나타냄에 따라 분기부와 합류부 구간에서 발생할 수 있는 충격손실 값을 제시하고자 하였다. 또한 소형차전용도로로서 층고가 낮은 3:1의 종횡비의 직사각형 단면으로 설계되기 때문에, 이러한 단면의 특징이 고려된 충격손실 값을 실험연구를 통해 제시하였다. 실험연구는 U-Smartway의 예상 설계단면도를 바탕으로 Reynolds 상사법칙을 고려한 1:23 축소모형을 제작하여 수행되었고, 동일한 모형에 대하여 CFD해석 연구를 실시함으로써 실험결과의 신뢰성을 확인하였다. 충격손실 값을 결정할 수 있는 중요한 변수인 충격손실계수 K가 유량비, 단면적비, 분기 및 합류각도에 영향을 받기 때문에, 축소모형은 실제로 지하고속도로에서 발생할 수 있는 분기구간과 합류구간을 예상하여 분기 및 합류각도를 30o와 45o로 각각 제작하고, 터널단면을 1차선 도로와 2차선 도로로 각각 제작하였다. 뿐만 아니라, 연구의 결과를 종횡비가 고려되지 않은 Bassett(2001)의 이론식과 비교함으로써 단면의 종횡비가 충격손실계수 K에 미치는 영향을 확인하였다.
연구결과 실험에 의한 충격손실계수 K의 경향이 CFD해석에도 비슷하게 나타났지만, 전반적으로 실험값이 CFD해석보다 높게 계산되었다. 분기부 구간의 경우 주 터널에서 발생하는 충격손실계수는 실험결과와 CFD해석 모두 1:1종횡비의 이론식에 비하여 높은 값을 나타내었고, 실험값이 이론식에 비해 0.2정도 높은 값을 보여주었다. 반면에 주 터널과 분기터널 사이에서 발생하는 충격손실의 경우 분기터널 진입구간에서 발생하는 큰 와류영역으로 인하여 1:1종횡비의 이론식에 비하여 2배 정도 높은 값이 측정되었다. 분기흐름 시 종횡비 단면에 의하여 발생할 수 있는 와류영역의 크기가 충격손실계수 K의 계산에 큰 영향을 줄 수 있음이 확인되었다. 합류부 구간에서 발생하는 충격손실계수 K는 이론식의 형태를 잘 반영하고 있었지만, 3:1 종횡비 단면의 영향으로 인하여 전반적으로 높은 값의 분포가 나타났다. 합류흐름 시 주 터널에서 발생하는 충격손실계수는 차도의 면적비보다 합류각도에 더 큰 영향을 받고, 합류터널에서의 충격손실계수는 유량비가 커짐에 따라서 면적비와 각도에 더 민감하게 영향을 받는다.
본 연구를 통해 네트워크형 지하고속도로의 분기부와 합류부 구간에서 발생할 수 있는 충격손실계수 K가 단면의 종횡비에 영향을 받을 수 있음이 확인됨에 따라서 연구의 결과가 기계환기 설비의 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
연구결과 실험에 의한 충격손실계수 K의 경향이 CFD해석에도 비슷하게 나타났지만, 전반적으로 실험값이 CFD해석보다 높게 계산되었다. 분기부 구간의 경우 주 터널에서 발생하는 충격손실계수는 실험결과와 CFD해석 모두 1:1종횡비의 이론식에 비하여 높은 값을 나타내었고, 실험값이 이론식에 비해 0.2정도 높은 값을 보여주었다. 반면에 주 터널과 분기터널 사이에서 발생하는 충격손실의 경우 분기터널 진입구간에서 발생하는 큰 와류영역으로 인하여 1:1종횡비의 이론식에 비하여 2배 정도 높은 값이 측정되었다. 분기흐름 시 종횡비 단면에 의하여 발생할 수 있는 와류영역의 크기가 충격손실계수 K의 계산에 큰 영향을 줄 수 있음이 확인되었다. 합류부 구간에서 발생하는 충격손실계수 K는 이론식의 형태를 잘 반영하고 있었지만, 3:1 종횡비 단면의 영향으로 인하여 전반적으로 높은 값의 분포가 나타났다. 합류흐름 시 주 터널에서 발생하는 충격손실계수는 차도의 면적비보다 합류각도에 더 큰 영향을 받고, 합류터널에서의 충격손실계수는 유량비가 커짐에 따라서 면적비와 각도에 더 민감하게 영향을 받는다.
본 연구를 통해 네트워크형 지하고속도로의 분기부와 합류부 구간에서 발생할 수 있는 충격손실계수 K가 단면의 종횡비에 영향을 받을 수 있음이 확인됨에 따라서 연구의 결과가 기계환기 설비의 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
목차
국문요약 ⅠABSTRACT ⅢList of Figure ⅥList of Table ?1. 서론 12. 충격손실 문헌연구 52.1 유체의 에너지 51) 마찰손실 Hf 52) 충격손실 Hx 62.2 충격손실 선행연구 111) 실험에 의한 충격손실계수 결정연구 122) CFD 해석에 의한 충격손실계수 결정연구 203) 이론식을 활용한 충격손실계수 결정연구 234) 선행연구와의 비교를 통한 본 연구의 차별성 343. 연구 방법 373.1 축소모형 371) 기하학적 상사 372) 운동학적 상사 393) 역학적 상사 393.2 축소모형 설계 및 실험방법 441) 축소모형 설계 442) 실험 방법 493.3 CFD 해석연구 544. 연구 결과 584.1 분기부 실험 581) 분기부 충격손실계수 K5 582) 분기부 충격손실계수 K6 644.2 합류부 실험 711) 합류부 충격손실계수 K11 712) 합류부 충격손실계수 K12 764.2 CFD 해석 결과 811) 분기부 충격손실계수 K5와 K6 812) 합류부 충격손실계수 K11과 K12 885. 결론 및 고찰 965.1 충격손실계수 K5 965.2 충격손실계수 K6 995.3 충격손실계수 K11 1025.4 충격손실계수 K12 105참고문헌 108
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