Sanchez-Rebollo, Cristina;Velez, Enrique;Jimenez-Octavio, Jesus R.
Wind and Structures
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v.21
no.1
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pp.105-117
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2015
This paper presents a numerical characterization of real railway overhead cables based on computational fluid dynamics (CFD). Complete analysis of the aerodynamic coefficients of this type of cross section yields a more accurate modelling of pressure loads acting on moving cables than provided by current approaches used in design. Thus, the characterization of certain selected commercial cables is carried out in this work for different wind speeds and angles of attack. The aerodynamic lift and drag coefficients are herein determined for two different types of grooved cables, which establish a relevant data set for the railway industry. Finally, the influence of this characterization on the fluid-structure interaction (FSI) is proved, the static behavior of a catenary system is studied by means of the finite element method (FEM) in order to analyze the effect of different wind angles of attack on the stiffness distribution.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.43
no.4
s.148
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pp.431-439
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2006
Due to the limitation of size of the test section, blockage effects could not be avoided in the model test of yacht sails for common wind tunnels. In this paper, a numerical analysis is performed to investigate the blockage effects on the lift and drag forces measured from wind tunnel experiments for a 30 feet sloop yacht sail. Complex airflows around the jib and main sails including three-dimensional flow separations are calculated for various close-hauled conditions. It is found that the blockage of a wind tunnel changes the flow separation and consequently the lift and drag forces of the sails, especially the main sail, reduce and increase, respectively, due to the blockage effects.
In this study aerodynamic characteristics of guided gliding type ammunition were investigated by using a computational analysis and wind tunnel test. Missile DATCOM, a semi-empirical method, and a FLUENT, a computational fluid dynamics analysis program, were used for computational analysis. For a guided gliding type ammunition, aerodynamic characteristics were investigated by calculating lift force, drag force, pitching moment and etc. Aerodynamic characteristics of guided gliding type ammunition are completely different from those of conventional ammunition. The results obtained from the computer analysis are similar to those obtained from the wind tunnel test. Although the pitch moment values obtained by the semi-empirical method were slightly different from the wind tunnel test results, the overall computer analysis results showed trends and values similar to the test results. In this study, aerodynamic characteristics of guided gliding type ammunition were identified and it found that semi-empirical method can be applied to analyze the aerodynamic characteristic in the initial design of guided gliding ammunition.
For super long-span bridges, the aerodynamic forces induced by the flow passing the box girder should be considered carefully. And the Reynolds number sensitively of aerodynamic characteristics is one of considerable issue. In the study, a numerical study on the Reynolds number sensitivity of aerodynamic characteristic (flow pattern, pressure distribution and aerodynamic forces) of a twin-box girder were carried out using large eddy simulation (LES) with the dynamic Smagorinsky-Lilly subgrid model. The results show that the aerodynamic characteristics have strong correlation with the Reynolds number. At the leading edge, the flow experiences attachment, departure, and reattachment stages accompanying by the laminar transition into turbulence, causing pressure plateaus to form on the surface, and the pressure plateaus gradually shrinks. Around the gap, attributing that the flow experiences stages of laminar cavity flow, the wake with alternate shedding vortices, and turbulent cavity flow in sequence with an increase in the Reynolds number, the pressures around the gap vary greatly with the Reynold number. At the trailing edge, the pressure gradually recovers as the flow transits to turbulence (the flow undergoes wake instability, shear layer transition-reattachment station), In addition, at relative high Reynolds numbers, the drag force almost does not change, however, the lift force coefficient gradually decreases with an increase in Reynolds number.
The evaluation of the drag and lift as the aerodynamic performance of airfoils is essential. In addition, the analysis of the velocity and pressure fields is needed to support the physical mechanism of the force coefficients of the airfoil. Thus, the present study aims at establishing two different deep learning models to predict force coefficients and flow fields of the airfoil. One is the convolutional neural network (CNN) model to predict drag and lift coefficients of airfoil. Another is the Encoder-Decoder (ED) model to predict pressure distribution and velocity vector field. The images of airfoil section are applied as the input data of both models. Thus, the computational fluid dynamics (CFD) is adopted to form the dataset to training and test of both CNN models. The models are established by the convergence performance for the various hyperparameters. The prediction capability of the established CNN model and ED model is evaluated for the various NACA sections by comparing the true results obtained by the CFD, resulting in the high accurate prediction. It is noted that the predicted results near the leading edge, where the velocity has sharp gradient, reveal relatively lower accuracies. Therefore, the more and high resolved dataset are required to improve the highly nonlinear flow fields.
A new type of bridge deck section consisting of four-box decks, two side decks for vehicular traffic lanes and two middle decks for railway traffic, has been experimentally investigated for determining its aerodynamic properties. The eight flutter derivatives were determined by the Iterative Least Squares (ILS) method for this new type of four-box deck model, with two windshields of 30 mm and 50 mm height respectively. Wind tunnel experiments were performed for angles of attack α = ±6°, ±4°, ±2° and 0° and Re numbers of 4.85×105 to 6.06×105 and it was found that the four-box deck with the 50 mm windshields had a better aerodynamic performance. Also, the results showed that the installation of the windshields reduced the values of the lift coefficient CL for the negative angles attack in the range of -6° to 0°, but the drag coefficient CD increased in the positive angle of attack range. However, galloping instability was not encountered for the tested reduced wind speeds, of up to 9.8. The aerodynamic force coefficients and the flutter derivatives for the four-box deck model were consistent with the results reported for the Messina triple-box bridge deck, but were different from those reported for the twin-box bridge decks.
In this study, wind tunnel test were conducted to improve an aerodynamic performance of HEMU400X pantograph system with 4 types of pantograph housing models. Experimental models were 1/4 scaled pantograph system, 1/4 scaled ground plate which is scaled down to real roof shape of HEMU-400x, and 4 types of pantograph housing models. The free stream of wind tunnel were 20, 40, 60, 70m/s. The lift and drag forces were measured with 2-axis load cell. And, Total pressure were measured with rake in the wake region of panhead. In addition, Surface flow visualization by tufts were performed to know flow characteristics around pantograph housing. According to the results of force tests and surface visualizations, pantograph housing shape is important part because the shape affects to pantograph system. Therefore, it is considered that adaption of pantograph housing is more advantageous to decrease drag and acoustic noise.
Large Eddy Simulations (LES) were carried out to investigate the aerodynamic characteristics of a rectangular cylinder with side ratio B/D=5 at Reynolds number Re=22,000 (based on cylinder thickness). Particular attention was devoted to the effects of velocity shear in the oncoming flow. Time-averaged and unsteady flow patterns around the cylinder were studied to enhance understanding of the effects of velocity shear. The simulation results showed that the Strouhal number has no significant variation with oncoming velocity shear, while the peak fluctuation frequency of the drag coefficient becomes identical to that of the lift coefficient with increase in velocity shear. The intermittently-reattached flow that features the aerodynamics of the 5:1 rectangular cylinder in non-shear flow becomes more stably reattached on the high-velocity side, and more stably separated on the low-velocity side. Both the mean and fluctuating drag coefficients increase slightly with increase in velocity shear. The mean and fluctuating lift and moment coefficients increase almost linearly with velocity shear. Lift force acts from the high-velocity side to the low-velocity side, which is similar to that of a circular cylinder but opposite to that of a square cylinder under the same oncoming shear flow.
The present study focuses on aerodynamic parameters behaviors and control on the single and double side setback building models at the buildings mid-height. The study is conducted by computational fluid dynamics (CFD) simulation. This study estimates the face wise pressure coefficient on single side setback buildings with a setback range of 20%-50% and double side setback buildings with setbacks ranging from 10%-25%. The polynomial fitted graphs from CFD data predict the Cp on different setback model faces within permissible limit ±13% error. The efficient model obtained according to the minimum drag, lift, and moment consideration for along and across wind conditions. The study guides the building tributary area doesn't control the drag, lift, and moment on setback type buildings. The setback distance takes a crucial role in that. The 20% double side setback model is highly efficient to regulate the moment for both along and across wind conditions. It reduces 17.5% compared to the 20% single side setback and 14% moment compared to the 10% double side setback models. The double side setback building is more efficient to control 4.2% moment than the single side setback building
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.9
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pp.1077-1082
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2013
To improve cycling performance, the power output of the rider and the sources of resistance (e.g., air resistance, frame stiffness, and cycle mass) must be considered. From a mechanical viewpoint, we consider how the bike frame performance can be increased while decreasing the resistance. First, to improve the competitive ability of a racing track cycle, we should consider the stiffness of the bike frame including the pedal loading and aerodynamic effects when riding. Therefore, we obtained the cross-sectional area of each part of the bike frame and then aimed to minimize the drag force through an aerodynamic parametric study. In addition, the frame should remain safe under the loading applied by the rider. Under the guidelines of the UCI (union Cycliste Internationale) regulations, the bike frame has been evaluated under the proposed loading condition, and we developed a racing track cycle for elite cyclists.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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