2.Physical Processes
1)
Fluid flow ┌ Turbulent,
laminar
└ Rapid, tranquil
force
per unit area (pressure) : normal to surface : gravity
stress(shear)
: parallel to surface
Shear
Stress : maximum at base
(τ) zero at free surface
Renold
number :
(1883,
1884 : 영국수학자)
ν(nu)
: Kinematic viscosity
η(eta)
: morecular viscosity
ρ
: density
μ
: viscosity
U
: velocity
L
: unit length (pipe diameter) (mean flow depth)
*
Open channel에서
┌
Re 〉 2000 : tubulent flow (turbulent eddies)
└
Re 〈 2000 : laminar
*
Flow 내에 towing sphere가 있을 때
Re
= 24 → eddies in the wake
Re
〈 1 : under laminar flow
Froude
number : 영국조선설계사
Fr
=
U=관성
(유속), D=depth of water, g=gravity acceleration
┌
Fr 〈 1.0 : tranquil or subcritical
└
Fr 〉 1.0 : supercritical, rapid flow
*
boundary layer : zone of shear stress
→ downstream (velocity increase)
thicker
- turbulent
*
flow separation : Figure 2-6
change in diameter
*
flow (natural current)의 구분
┌
Steady : 일정한 지점에서만 flow velosity (방향 속도) 가 일정 (하류
방향은 속도 감소)
└
unsteady : 일정만 지점에서만 flow velocity 가 일정하지 않음 (river
→계절)
┌
uniform : 흐르는 방향을 따라 속도가 항상 같음 (streamline 이 평행)
└
non - uniform : 흐르는 방향을 따라 속도가 항상 다름 (강굽이에서
처럼)
streamline
: flow 의 세기 방향의 변화를 묘사 ( 밀집 → velocity 증가)
2)
Settling of particles
Stoke's
law : for single particle
WS
: settling velocity
d
: diameter
ρs-ρ
: density difference
μ
: viscosity
*
effect of shape ⇒ equivalent diamater (ex : shell)
3)
Sediment entertainment
:
threshold velocity - 임계속도 for moving
Hjulstrom
diagram : clay, silt size grain의 침식 이동이 fine sand 에 비해 어려움
Cc
: 임계조건
d
: 입도
g(σ-ρ)
: 잠수중력
τo
: shear stress
ν
: kinematic viscosity
f : Reynold 수
*
grain movement
-
two mechanism : ① fluid drag on grains in contact with fluid
②
hydrodynamic lift force
-
방해 요소: 입자의 무게, 입자간 점착력
-
motion type: ① traction - slide, roll ┐ bed load
②
saltation - hop, boune ┘
③
suspended or wash load
Mississippi 전세계
뜬짐 65% 300억t
녹은짐
29% 36억t
밑짐 6% 30억t
4)
Hydraulics and sediment texture
hydraulic
sorting, abrasion
-
Competence - 일정한 유속의 유체가 운반할 수 있는 최대 입자 크기
-
Capacity: 일정 유체가 운반 가능한 퇴적물 총량
Saltation
population : 90~95% 의 총 bedload (figure 2-9)
*입자모양
: flow에 가장 적은 저항을 갖는 자세로 퇴적