An accurate identification of the aerodynamic characteristics of vehicles and the bridge is the premise for the coupled vibration analysis of a wind-vehicle-bridge system. At present, the interaction of aerodynamic forces between the road vehicles and bridge is ignored in most previous studies. In the present study, an experimental setup was developed to measure the aerodynamic characteristics of vehicles and the bridge for different cases in a wind tunnel considering the aerodynamic interference. The influence of the wind turbulence, the wind speed, the vehicle interference, and the vehicle position on the aerodynamic coefficients of vehicles, and the influence of vehicles on the static coefficients of the bridge were investigated, based on the experimental results. The variations in the aerodynamic characteristics of vehicles and the bridge were studied and the measured results were validated according to the results of surface pressure measurements on the vehicle and the bridge. The measured results were further validated by comparing the measured results with values derived numerically. The measured results showed that the wind turbulence, the vehicle interference, and the vehicle position significantly affected the aerodynamic coefficients of vehicles. However, the influence of the wind speed on the aerodynamic coefficients of the studied vehicle is small. The static coefficients of the bridge were also significantly influenced by the presence of vehicles.
El Arras, Anas;Chung, Chan Hoon;Na, Young-Ho;Shin, SangJoon;Jang, SeYong;Kim, SangYong;Cho, Changmin
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
/
제13권4호
/
pp.446-457
/
2012
Aeroelastic analysis of an aircraft with a high aspect ratio wing for medium altitude and long endurance capability was attempted in this paper. In order to achieve such an objective, various structural models were adopted. The traditional approach has been based on a one-dimensional Euler-Bernoulli beam model. The structural analysis results of the present beam model were compared with those by the three-dimensional NASTRAN finite element model. In it, a taper ratio of 0.5 was applied; it was comprised of 21 ribs and 3 spars, and included two control surfaces. The relevant unsteady aerodynamic forces were obtained by using ZAERO, which is based on the doublet lattice method that considers flow compressibility. To obtain the unsteady aerodynamic force, the structural mode shapes and natural frequencies were transferred to ZAERO. Two types of unsteady aerodynamic forces were considered. The first was the unsteady aerodynamic forces which were based on the one-dimensional beam shape; the other was based on the three-dimensional FEM model shape. These two types of aerodynamic forces were compared, and applied to the foregoing flutter analysis. The ultimate goal of the present research is to analyze the possible interaction between the rigid-body degrees of freedom and the aeroelastic modes. This will be achieved after the development of a reliable nonlinear beam formulation that would validate the current results as well as enable a thorough investigation of the nonlinearity. Moreover, such analysis will allow for an examination of the above-mentioned interaction between the flight dynamics and aeroelastic modes with the inclusion of the rigid body degrees of freedom.
The attitude control of an aircraft is usually fulfilled by means of thrusters at high altitudes. Therefore, the possibility of using also aerodynamic surfaces would produce the advantage of reducing the amount of fuel for the thrusters to be loaded on board. For this purpose, Zuppardi already considered some aerodynamic problems linked to the use of a wing flap in a previous paper. A NACA 0010 airfoil with a trailing edge flap of 35% of the chord, in the range of angle of attack 0-40 deg and flap deflections up to 30 deg was investigated. Computer tests were carried out in hypersonic, rarefied flow by a direct simulation Monte Carlo code at the altitudes of 65 and 85 km of Earth Atmosphere. The present work continues this subject, considering the same airfoil and free stream conditions but two flap extensions of 45% and 25% of the chord and two flap deflections of 15 and 30 deg. The main purpose is to compare the influence of the flap dimension with that of the flap deflection. The present analysis is carried out in terms of: 1) percentage variation of the global aerodynamic coefficients with respect to the no-flap configuration, 2) increment of pressure and heat flux on the airfoil lower surface due to the Shock Wave-Shock Wave Interaction (SWSWI) with respect to the same quantities with no SWSWI or in no-flap configuration, 3) flap hinge moment. Issues 2) and 3) are important for the design of the mechanical and thermal protection system and of the flap actuator, respectively. Under the above mentioned test and geometrical conditions, the flap deflection is aerodynamically more effective than the flap extension, because it involves higher variation of the aerodynamic coefficients. However, tests verify that a smaller deflection angle involves the advantage of a smaller increment of pressure and heat flux on the airfoil lower surface, due to SWSWI, as well as a smaller hinge moment.
Han, Wanshui;Ma, Lin;Cai, C.S.;Chen, Suren;Wu, Jun
Wind and Structures
/
제20권2호
/
pp.249-274
/
2015
Long-span cable-stayed bridges exhibit some features which are more critical than typical long span bridges such as geometric and aerodynamic nonlinearities, higher probability of the presence of multiple vehicles on the bridge, and more significant influence of wind loads acting on the ultra high pylon and super long cables. A three-dimensional nonlinear fully-coupled analytical model is developed in this study to improve the dynamic performance prediction of long cable-stayed bridges under combined traffic and wind loads. The modified spectral representation method is introduced to simulate the fluctuating wind field of all the components of the whole bridge simultaneously with high accuracy and efficiency. Then, the aerostatic and aerodynamic wind forces acting on the whole bridge including the bridge deck, pylon, cables and even piers are all derived. The cellular automation method is applied to simulate the stochastic traffic flow which can reflect the real traffic properties on the long span bridge such as lane changing, acceleration, or deceleration. The dynamic interaction between vehicles and the bridge depends on both the geometrical and mechanical relationships between the wheels of vehicles and the contact points on the bridge deck. Nonlinear properties such as geometric nonlinearity and aerodynamic nonlinearity are fully considered. The equations of motion of the coupled wind-traffic-bridge system are derived and solved with a nonlinear separate iteration method which can considerably improve the calculation efficiency. A long cable-stayed bridge, Sutong Bridge across the Yangze River in China, is selected as a numerical example to demonstrate the dynamic interaction of the coupled system. The influences of the whole bridge wind field as well as the geometric and aerodynamic nonlinearities on the responses of the wind-traffic-bridge system are discussed.
Experimental studies on the aerodynamic coupling effect on natural frequencies, critical speed and flutter instability of rotating disks are investigated in this paper. The theoretical analysis uses a fluid-structure model where the aerodynamic effects are represented in terms of elastic, lift and damping and stiffness components. The experiments performed using a vacuum chamber and ASMO/DVD disks rotating in vacuum, open and enclosure in several gaps with stationary wall give three main results. One is that the aerodynamic effect by the surrounding air reduces the natural frequencies and critical speeds of the vibration modes. The second is that natural frequency of disks rotating in open air is larger than that in enclosure. Finally, it is shown that the disk vibration is reduced as the gap between the disk and the rigid wall decreases.
The aerodynamic interaction between a wing and a rail is investigated using a boundary-element method. The source and doublet singularities are distributed on the wing and its guide-way rail surface. The unknown strengths of the singularities are determined by inverting the aerodynamic influence coefficient matrices. Present method is validated by comparing computed results with the other numerical data. Rail width and rail height affect the aerodynamic characteristics of the wing only if the rail is narrower than the wing span. Although the present results are limited to the inviscid, irrotational flows, it is believed that the present method can be applied to the conceptual design of the high speed ground transporters moving over the rail.
Three-dimensional unsteady numerical analysis has been performed to observe aerodynamic characteristics of a H-rotor. Generally, the structure of the H-rotor is simple but the aerodynamic characteristics are exceptionably complicated since the angle of attacks and incident velocities to a blade are considerably varied according to the azimuth angles and solidities. The blade in the upwind revolution between 0 to 180 degree obtains aerodynamic energy from the free stream but the blade in the downwind revolution between 180 to 360 degree does not. When the rotating speed increases, the blade in the downwind revolution accelerates the air around the blade like a fan and it consumes the energy and shows negative torque in the area. On the other hand, the direction of the free stream is bent because of the interaction between blade the free stream. Therefore, the operation point (highest power coefficient) appears at a lower tip-speed-ratio what it is expected.
The effect of incidence angle on the three-dimensional flow and aerodynamic loss in the tip leakage flow region downstream of a turbine rotor cascade has been investigated for two tip gap-to-chord ratios of h/c=0.0% (no tip gap) and 2.0%. The incidence angle is changed to be $i=-10^{\circ}$, $0^{\circ}$, and $5^{\circ}$. The results show that for $i=5^{\circ}$, secondary flows including the passage vortex are intensified noticeably, and there is a strong interaction between the passage and tip leakage vortices. For $i=-10^{\circ}$, however, the passage vortex is weakened significantly, so that there exists only a strong leakage-jet-like secondary flows near the casing wall. For h/c=0.0% and 2.0%, aerodynamic loss tends to increase with increasing i from $-10^{\circ}$ to $5^{\circ}$. A small increment of i in its positive incidence range results in a remarkable aerodynamic loss increase, while increasing i in the negative incidence range leads to a small change in the aerodynamic loss generation.
This paper deals with the aeroelastic instability of vibrating multiple blade rows under aerodynamic coupling with each other. A model composed of three blade rows, e.g., rotor-stator-rotor, where blades of the two rotor cascades are simultaneously vibrating, is considered. The displacement of a blade vibrating under aerodynamic force is expanded in a modal series with the natural mode shape functions, and the modal amplitudes are treated as the generalized coordinates. The generalized mass matrix and the generalized stiffness matrix are formulated on the basis of the finite element concept. The generalized aerodynamic force on a vibrating blade consists of the component induced by the motion of the blade itself and those induced not only by vibrations of other blades of the same cascade but also vibrations of blades in another cascade. To evaluate the aerodynamic forces, the unsteady lifting surface theory for the model of three blade rows is applied. The so-called k method is applied to determine the critical flutter conditions. A numerical study has been conducted. The flutter boundaries are compared with those for a single blade row. It is shown that the effect of the aerodynamic blade row coupling substantially modifies the critical flutter conditions.
The effects of squealer rim height on three-dimensional flows and aerodynamic losses downstream of a high-turning turbine rotor blade have been investigated for a typical tip gap-to-chord ratio of h/c=2.0%. The squealer rim height-to-chord ratio is changed to be $h_{st}/c$=0.00(plane tip), 1.37, 2.75, 5.51, and 8.26%. Results show that as $h_{st}/c$ increases, the tip leakage vortex tends to be weakened and the interaction between the tip leakage vortex and the passage vortex becomes less severe. The squealer rim height plays an important role in the reduction of aerodynamic loss when $h_{st}/c{\leq}2.75%$. In the case of $h_{st}/c{\geq}5.51%$, higher squealer rim cannot provide an effective reduction in aerodynamic loss. The aerodynamic loss reduction by increasing $h_{st}/c$ is limited only to the near-tip region within a quarter of the span from the casing wall.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.