파와 흐름에 노출된 관로 주변부 국부세굴에 영향을 미치는 매개변수

Abstract

이 논문은 천해역에서 파와 흐름에 노출된 관로주변의 세굴을 다루고 있다. 해저관로주변의 세굴특성을 알아보기 위해, 관경, 주기, 파고 및 흐름속도를 달리해 가면서 실험을 수행하였다. 파와 흐름 발생장치가 사용되었고, 흐름은 파와 동일한 방향과 그 역방향으로 발생시켰다. 실험결과를 이용하여, 세굴심과 KC수, Froude 수, Ursell 수 및 속도비등과 같은 무차원 매개변수들과의 상관관계를 분석하였다. 상대세굴심은 속도비 함수가 0에 접근하면 파의 성분에 지배되고, 1에 접근하면 흐름성분에 지배되는 것을 명료히 보였다. 속도비 함수는 파와 흐름이 공존하는 영역에서 관로주변의 세굴변화를 표현할 수 있는 적절한 매개변수임이 입증되었다. 또한 Froude 수와 KC수에 각각 파의 수립자속도와 흐름속도를 고려한 매개변수들은 세굴심을 나타내는데 더 좋은 상관관계를 보여 주었다. This paper deals with the local scour around a pipeline exposed to combined waves and current in the shallow water zone. To investigate the characteristics of the scour around a pipeline on the sea bed, experiments were performed according to the various pipe diameters, wave periods, wave heights, and current velocities. Wave generator and current generator were used for the experiments. Two current directions were used ; co-direction and counter direction to the waves. With the experimental results, the correlations between the scour depths and non-dimensional parameters such as Keulegan-Carpenter number(KC), Froude number(Fr), Ursell number(Ur) and velocity ratio were analysed. The relative scour depths were found obviously to be dominated by the wave component when the velocity ratio function approaches zero and those are gorverned by the current component when the velocity ratio approaches unity. Velocity ratio function was approved to be a proper parameter which is able to express the change of the scour in the combined wave and current zone. Also considering the orbital velocity and the current velocity into Fr numer and KC number respectively, scour depths show more favorable correlationship with the parameters.