CFD를 이용한 Floor Cone AVD 높이에 따른 흡수정 흐름변화 분석

Analysis of Flow Change in Sump by Floor Cone Anti-Vortex Device Height Using CFD

도시지역 저지대의 침수피해 방지를 위한 빗물펌프장은 치수안전도를 향상시키는 중요한 치수시설이다. 도시지역의 빗물펌프장은 각종 제약조건으로 인하여 시설증대를 위한 부지확보가 용이하지 않으므로 제한된 조건에서 토출성능을 극대화할 필요성이 있다. 펌프장의 토출량을 향상시키려면 기존의 흡수정에 토출능력이 향상된 신규펌프를 설치를 고려할 수 있다. 그러나, 추가시설투입은 흡수정내의 흐름율을 증가시키고 강한 와류를 동반하여 침수발생시 펌프운영에 문제를 발생시킬 수 있다. 이에 대한 대응방안으로 흡수정내흐름의 와류를 저감시키는 와류방지장치를 설치하여 흐름을 안정화는 방안들 도입하기도 한다. 국내 펌프장 설계기준을 살펴보면 해당시설에 대한 정량적으로 제안된 설계식이 없어 국외의 기술을 차용하거나, 경험에 의한 설계를 수행하고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 서로 다른 와류방지장치 설치높이 조건에서 형성되는 흐름을 CFD(Computational Fluid Dynamics) 모형을 이용하여 분석하고, 설계시 활용할 수 있는 기초자료를 제시하는 연구를 수행하였다.

Pump station is a very important flood control facility to mitigate inundation area in low-land in urban area. It is not easy to secure site to increase capacity of pump station in urban area due to the various limits. Thus, the maximization of discharge capacity have to be achieved under restricted condition. New pump install with larger capacity could be suggested to increase capacity of pump station. However, additional facility may affect to the flow characteristics, such as increase of flow velocity and vorticity, and cause sever problem to operation of pump station. To solve that problems, the anti-vortex device (AVD) which reduce vorticity of flow could be adopted. In the design process of pump stations in Korea, engineers consider design criteria from foreign countries because lack of appropriated design standard in Korea. Furthermore, design of AVD is based on the experience since enough data about AVD are not available. In this study, numerical simulation based on computational fluid dynamics (CFD) had been used to simulate flow in sump with various conditions of AVD height to supply information which can be apply to the design of pump station.