Recently, small vertical axis wind turbine attracts attention because of its clean, renewable and abundant energy resources to develop. Therefore, a cross-flow type wind turbine is proposed for small wind turbine development in this study because the turbine has relatively simple structure and high possibility of applying to small wind turbine. The purpose of this study is to investigate the effect of the turbine‘s structural configuration on the performance and internal flow characteristics of the cross-flow turbine model using CFD analysis. The results show that guide nozzle should be adopted to improve the performance of the turbine. Optimization of the nozzle shape will be key-importance for the high performance of the turbine.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.2
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pp.169-174
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2016
A cross-flow wind turbine has a high torque coefficient at a low tip speed ratio. Therefore, it is a good candidate for use as a self-starting turbine. Furthermore, it has low noise and excellent stability; therefore, it has attracted attention from the viewpoint of applications as a small wind turbine for an urban district. However, its maximum power coefficient is extremely low (10 %) as compared to that of other small wind turbines. In order to improve the performance and flow condition of the cross-flow rotor, the symmetrical casing with a nozzle and a diffuser are proposed and the experimental research with the symmetrical casing is conducted. The maximum power coefficient is obtained as $C_{pmax}=0.17$ in the case with the casing and $C_{pmax}=0.098$ in the case without the casing. In the present study, the power characteristics of the cross-flow rotor and those of the symmetrical casing with the nozzle and diffuser are investigated. Then, the performance and internal flow patterns of the cross-flow wind turbine with the symmetrical casings are clarified. After that, the effect of the side boards set on the symmetrical casing is discussed on the basis of the analysis results.
As the height and flexibility of high-rise buildings increase, the wind loads become more dominant and the combination coefficient of Equivalent Static Wind Loads (ESWLs) should be considered when they are used in the structural design. In the first phase of the study, a brief introduction to the theory on the combination coefficient for high-rise buildings was given and then the time history of wind-induced responses of a 208-meter high-rise building with an elliptical cross-section was presented based on the wind tunnel test results for pressure measurement. The correlation between wind-induced responses was analyzed and the combination coefficients of ESWLs of the high-rise buildings using Turkstra's rule, and Asami's method, were calculated and compared with related design codes, e.g., AIJ-RLB, ASCE 7-10, and China Load Code for structural design. The results of the study showed that the combination coefficients from Asami's method are conservative compared with the other three methods. The results of this paper would be helpful to the wind-resistant design of high-rise buildings with elliptical cross-section.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.23
no.8
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pp.543-548
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2011
New concept of wind energy conversion system is proposed to increase the energy density at a given working space. The quality of wind for wind power generation is depend on its direction and speed. However, the quality is not good on land because wind direction is changeable all the time and the speed as well. The most popularly operated wind turbine system is an axial-flow free turbine. But its conversion efficiency is less than 30% and even less than 20% considering the operating time. In this research, a cross-flow type wind turbine system is proposed with a convergent-divergent duct system to accelerate the low speed wind at the inlet of the wind turbine. Inlet guide vane is also introduced to the wind turbine system to have continuous power generation under the change of wind direction. In here, the availability of wind energy generation is evaluated with the change of the size of the inlet guide vane and the optimum geometry of the turbine impeller blade was found for the innovative wind power generation system.
Travelling vehicles on roads may slip or overturn due to strong cross wind. This paper presents the path deviation equation and the overturning equation of vehicle, and the process of evaluating the cross wind risk. Case studies for cars and trucks are carried out. It explains the mechanism why the deviation occurs according to the types of vehicles. It shall help to prepare the measures for reducing the risk of travelling vehicles in high wind speeds.
Aiming at the wind-resistant design of a sea-crossing arch bridge, the static aerodynamic coefficients of its girder (composed of stretches of π-shaped cross-section and box cross-section) were studied by using computational fluid dynamics (CFD) numerical simulation and wind tunnel test. Based on the comparison between numerical simulation, wind tunnel test and specification recommendation, a combined calculation method for the horizontal force coefficient of intermediate and small span bridges is proposed. The results show that the two-dimensional CFD numerical simulations of the individual cross sections are sufficient to meet the accuracy requirements of engineering practice.
For high-speed railways (HSR) in wind prone regions, wind barriers are often installed on bridges to ensure the running safety of trains. This paper analyzes the effect of wind barriers on the running safety of a high-speed train to cross winds when it passes on a bridge. Two simply-supported (S-S) PC bridges in China, one with 32 m box beams and the other with 16 m trough beams, are selected to perform the dynamic analyses. The bridges are modeled by 3-D finite elements and each vehicle in a train by a multi-rigid-body system connected with suspension springs and dashpots. The wind excitations on the train vehicles and the bridges are numerically simulated, using the static tri-component coefficients obtained from a wind tunnel test, taking into account the effects of wind barriers, train speed and the spatial correlation with wind forces on the deck. The whole histories of a train passing over the two bridges under strong cross winds are simulated and compared, considering variations of wind velocities, train speeds and without or with wind barriers. The threshold curves of wind velocity for train running safety on the two bridges are compared, from which the windbreak effect of the wind barrier are evaluated, based on which a beam structure with better performance is recommended.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.22
no.8
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pp.562-566
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2010
Wind energy is one of the most general natural resources in the world. However, as of today, generating electricity out of wind energy is only available from big wind generator, Furthermore, an axial-flow turbine is the only way to produce electricity in the big wind generator. This paper is for the guidance of drawing impact fact about power turbine using cross-flow type transferring wind energy to electricity energy. It will find the ideal value which enables to make cross-flow power turbine(CPT) using computational fluid dynamics(CFD) code. This study tries to analyze the "Solidity" characteristics. We can find out turbine-blade number through CFD. CFD is using "Fluent_ver 6.3.16", and the data from its result will judge fan-blade performance through specific torque and specific power from each "Solidity" model. Based upon the above, we will make cross-flow power turbine of multi-blade centrifugal fan instead of axial-flow type.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.46
no.5
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pp.536-544
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2009
The performance of radars operated near an offshore wind farm region may be degraded due to the distorted signals by wind turbines. This degradation of radar systems includes ghost effects and doppler effects by a tower, nacelle, and turbine blades consisting of the wind turbine. In this paper, electromagnetic wave backscatterings from a offshore wind turbine are numerically simulated in terms of temporal radar cross section and radar cross section spectra, using a quasi-static approach based on physical optics and physical theory of diffraction. The simulations are carried out at 3.05 GHz for the seven yaw angles and four blade pitch angles. From the results, radar cross section values and doppler effect as turbine blades rotate are investigated.
Kim, Jae-Kyeong;Choi, Hyun-Min;Cha, Bong-Jun;Lee, Sang-Hyo;Cho, Jin-Soo
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.05a
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pp.251-256
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2008
The experimental analysis on a ducted fan for the propulsion system of a small UAV were performed. To investigate the aerodynamic characteristics of the ducted fan, flow fields at inlet and outlet were measured using a hot-wire anemometry. Thrusts were measured with the six-component balance with due regard to the cross wind. To reproduce the cross wind effect, the ducted fan was aligned to $90^{\circ}$ rotated direction against flow direction in the wind tunnel. In this paper, the variation of the flow fields and thrust according to the cross wind were analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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