Sundaresan, Aakhash;Arunvinthan, S.;Pasha, A.A.;Pillai, S. Nadaraja
Wind and Structures
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제32권3호
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pp.205-217
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2021
Cold regions with high air density and wind speed attract wind energy producers across the globe exhibiting its potential for wind exploitation. However, exposure of wind turbine blades to such cold conditions bring about devastating impacts like aerodynamic degradation, production loss and blade failures etc. A series of wind tunnel tests were performed to investigate the effect of icing on the aerodynamic properties of wind turbine blades. A baseline clean wing configuration along with four different ice accretion geometries were considered in this study. Aerodynamic force coefficients were obtained from the surface pressure measurements made over the test model using MPS4264 Simultaneous pressure scanner. 3D printed Ice templates featuring different ice geometries based on Icing Research Tunnel data is utilized. Aerodynamic characteristics of both the clean wing configuration and Ice accreted geometries were analysed over a wide range of angles of attack (α) ranging from 0° to 24° with an increment of 3° for three different Reynolds number in the order of 105. Results show a decrease in aerodynamic characteristics of the iced aerofoil when compared against the baseline clean wing configuration. The key flow field features such as point of separation, reattachment and formation of Laminar Separation Bubble (LSB) for different icing geometries and its influence on the aerodynamic characteristics are addressed. Additionally, attempts were made to understand the influence of Reynolds number on the iced-aerofoil aerodynamics.
In the present study, a wind tunnel test for a rotor-blade configuration was conducted to investigate a basic aerodynamic performance and a effect of the cross wind. The diameter of the configuration was 1.46 m and the test was carried out for both a clean and a tripped configurations. The boundary layer for the trip configuration was simulated by zig-zag tape and the test performed on constant-velocity and constant-rotational modes. It was shown that the test result for the tripped configuration reduces the maximum power coefficient by 9.4% ~ 12.1% compared to the clean one. Within $5^{\circ}$ of the flow angle, there is no significant loss of power, however, the coefficient is reduced by 5.3% ~ 36.7% in the range of $10^{\circ}{\sim}30^{\circ}$.
최근 화석연료의 고갈 및 환경문제로 인해 신재생 에너지에 대한 관심이 해마다 증가하고 있다. 신재생에너지는 깨끗하고 재사용이 가능한 에너지원으로 풍력과 태양광을 이용한 방법이 대표적이다. 이들 중 풍력 발전시스템은 자연의 바람을 이용하여 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 방식이다. 기존에는 풍력 발전시스템을 구현하여 풍동실험을 하기 위해 실제 풍력과 유사한 환경을 구성하여 풍동실험을 하였다. 하지만, 이러한 풍동실험을 구성하기에는 비용이 커지는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이러한 풍동실험을 모터와 발전기를 이용한 테스트 베드를 구성하여 실험할 때 실제 풍동실험에서 발전기의 특성을 고려하여 모터를 제어함으로서 풍동실험과 유사한 결과를 얻고자한다.
Experimental data are reported for charging and collection of NaCl aerosols in the 0.03- to $0.2{\mu}m$-geometric-mean-diameter range in 2-stage parallel-plate electrostatic precipitators. The NaCl aerosols are generated with geometric standard deviation of about 1.74 and particle generation rate of about 10^9 particles/see by the constant output atomizer and injected into the air flow in the clean wind-tunnel. The 2-stage parallel-plate electrostatic precipitator installed in the test section of the wind-tunnel is operated with a positive corona discharge. The NaCl aerosols in the channel flow are sampled and transported to the aerosol particle number concentration measurement system by using the isoaxial sampling and transport system constructed based on the Okazaki and Willeke design. The aerosol particle number concentration measurement system measures the size distribution of submicrometer aerosols by an electrical mobility detection technique. It is confirmed from comparing the measured collection efficiencies in this study and the predicted ones by our previous theoretical analysis that the predicted collection efficiencies agree well with the experimental ones. It is also found from the comparison that below about $0.02{\mu}m$ all particles are not charged and the uncharged particles are not collected, and consequently 2-stage parallel-plate electrostatic precipitators are not suitable for that particle size range.
Through Korean high speed train development project "G7 Leading Technology Development Project" from 1996 to 2002, HSR-350X has been developed. It can run the maximum operating speed of 350 km/h. Based on this technology, KTX-2 which will be served commercially has been developed till 2007. This paper introduces the aerodynamic analysis of the High-Speed EMU and shows the results of optimized aerodynamic nose shape design techniques and clean pantograph panhead original techniques study. These are the important parts of developments for high speed train which maximum speed is 400 km/h. Especially for decrease of tunnel micro pressure waves, the optimized nose area distributions were derived and the characteristics of micro pressure wave were analyzed. The robust optimized pantograph panhead shapes investigated to improve the performance and decrease the vortex flow which is thought to be its noise source. These shapes are clean and robust to external disturbances like unsteady accelerated flow or side wind was derived. Finally aerodynamic performances was verified with PIV and smog visualization by wind tunnel test.
Microphone array techniques are being used widely in wind tunnel measurements for identification of the distributed aerodynamic noise sources on the model being tested. Depending on the frequencies and sound levels, conventional beamforming algorithm has limitation in separating two adjacent sources. Several modifications to the classical beamforming have been developed to enhance way resolution and reduce sidelobe levels. In this Paper the robust adaptive beamforming and the CLEAN algorithm are used to compare to the result of conventional beamforming method. It is found that the CLEAN algorithm is capable of pin-pointing locations of multiple sources nearby, while these sources are unidentifiable with robust adaptive or conventional beamforming techniques.
Hot-wire anemometers are most commonly used in measuring hood capture velocities due to their accuracy and convenience. But it was questionable that the anemometers being used in the field are accurate enough for the purpose of measurements. To answer this ques tion, a calibration wind tunnel was newly devised and tested. Subsequently, 53 hot-wire anemometers being currently used in the field were tested to evaluate the accuracy of anemometers. The average error was 16.93% while the average errors in the low (0.5~5m/s) and high (5~20m/s) velocity range were 17.40% and 16.45%, respectively. Most of anemometers underestimated the true velocities. It might be due to the contamination of hot-wire, resulting in the slow heat transfer between the sensor and air flow. Astonishingly, 16 of 53 anemometers were out of order due to the malfunctioning of zero adjustment control, power supply, display panel and sensor. It is desirable to calibrate periodically and clean the sensor after using in the dirty environment.
횡류식 환기 시스템이 설치된 터널에서 급, 배기구 포트 개구면적의 최적화는 외부로부터 터널 내에 급기되는 신선공기의 분배를 균일하게 하고 터널 내 오염물질을 효율적으로 배출하여 터널 이용자에게 안전하고 쾌적한 터널 환경을 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 횡류 환기방식이 적용된 대심도 복층터널 내부에 균일한 급기 또는 배기풍량을 얻기 위해서 급, 배기구 포트 면적계산 및 최적화하기 위한 프로그램이 개발되었다. 개발된 포트 면적 계산 및 최적화 프로그램의 신뢰성 확보를 위해 현재 운영 중인 반횡류 환기방식을 적용하고 있는 터널의 덕트 내 풍속을 측정하였다. 또한 동일한 터널에 대한 3차원 수치해석을 수행하였고 CFD 결과를 측정된 값과 비교하였다. 분석결과, 프로그램이 예측한 값과 현장측정결과의 오차율은 약 6.72%를 보이고 있으며, 3차원 수치해석 결과와의 오차율은 약 4.86%로 나타났다. 두 결과 모두 10% 이내의 오차율을 보이고 있으므로, 이 포트 개구면적 최적화 프로그램을 사용해서 횡류식 터널의 급기 및 배기 포트의 최적화 설계가 가능할 것으로 기대된다.
In this study performance evaluation of filtering system were made on the clean air supply system to show it's ability to eliminate the air contaminants. The evaluation was conducted inside the 3,200CMH scale wind tunnel and under the same environment that is effected by yellow dust and similar particle and gas phase contaminants in semi-conductor and FPDs industries. (1) The result of experimental for particle contaminants, the particle removing efficiency was 40% on condition that the air velocity is 2.5m/s, L/G ratio : 0.05, electrified voltage : (+)5.8kV with electric charger and (-)3.5kV with eliminator. (2) The gas phase removing efficiency for $NH_3$ : 80%, $SO_X$ : 70% and $NO_X$ : 40% on condition that the air velocity is 2.5m/s, L/G ratio : 0.05.
미세먼지는 폐나 혈관에 침투해 각종 심장 질환이나 폐암 등의 호흡기 질환을 일으키는 것으로 보고되고 있다. 지하철은 일 평균 천만 명이 이용하는 교통수단으로, 깨끗하고 쾌적한 환경조성이 중요하나 지하터널을 통과하는 지하철의 운행 특성과 터널에 갇힌 미세먼지가 열차 풍으로 인해 지하역사로 이동하는 등의 문제로 지하역사의 미세먼지 오염도는 높은 것으로 나타나고 있다. 환경부와 서울시는 지하역사 공기질 개선대책을 수립하여 다양한 미세먼지 저감 노력을 기울이고 있다. 스마트 공기질 관리 시스템은 공기질 데이터 수집 및 미세먼지 농도를 예측하여 공기질을 관리하는 시스템으로 미세먼지 농도 예측 모델이 중요한 구성 요소이다. 그동안 시계열 데이터 예측에 관한 다양한 연구가 진행되어왔지만, 지하철 역사의 미세먼지 농도 예측과 관련해서는 통계나 순환신경망 기반의 딥러닝 모델 연구에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 시공간 트랜스포머를 포함한 4개의 트랜스포머 기반 모델을 제안한다. 서울시 지하철 역사의 대합실을 대상으로 한 시간 후의 미세먼지 농도 예측실험을 수행한 결과, 트랜스포머 기반 모델들의 성능이 기존의 ARIMA, LSTM, Seq2Seq 모델들에 비해 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다. 트랜스포머 기반 모델 중에서는 시공간 트랜스포머의 성능이 가장 우수하였다. 데이터 기반의 예측을 통하여 운영되는 스마트 공기질 관리 시스템은 미세먼지 예측의 정확도가 향상될수록 더욱더 효과적이고 에너지 효율적으로 운영될 수 있다. 본 연구 결과는 스마트 공기질 관리 시스템의 효율적 운영에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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