Flow around a small white fir tree was investigated with varying the length of the bottom trunk (hereafter referred to as bottom gap). The velocity fields around the tree, which was placed in a closed-type wind tunnel test section, were quantitatively measured using particle image velocimetry (PIV) technique. Three different flow regions are observed behind the tree due to the bottom gap effect. Each flow region exhibits a different flow structure as a function of the bottom gap ratio. Depending on the gap ratio, the aerodynamic porosity of the tree changes and the different turbulence structure is induced. As the gap ratio increases, the maximum turbulence intensity is increased as well. However, the location of the local maximum turbulence intensity is nearly invariant. These changes in the flow and turbulence structures around a tree due to the bottom gap variation significantly affect the shelter effect of the tree. The wind-speed reduction is increased and the height of the maximum wind-speed reduction is decreased, as the gap ratio decreases.
During the past decade, many electrical transmission tower structures have failed during downburst events. This study is a part of a research program aimed to understand the behaviour of transmission lines under such localized wind events. The present study focuses on the assessment of the dynamic behaviour of the line conductors under downburst loading. A non-linear numerical model, accounting for large deformations and the effect of pretension loading, is developed and used to predict the natural frequencies and mode shapes of conductors at various loading stages. A turbulence signal is extracted from a set of full-scale data. It is added to the mean component of the downburst wind field previously evaluated from a CFD analysis. Dynamic analysis is performed using various downburst configurations. The study reveals that the response is affected by the background component, while the resonant component turns to be negligible due large aerodynamic damping of the conductors.
Accidental gaseous losses from industrial processes can pose considerable health and environmental risks but assessing their health, safety and environmental impact is problematic. Improved understanding and simulation of the dispersion of emissions in the vicinity of storage tanks is required. The present study aims to assess the capability of the turbulence closures and meshing alternatives in a commercially available CFD code for predicting dispersion in the vicinity of cubes and circular cylindrical storage tanks. The performance of the $k-{\varepsilon}$ and Reynolds Stress turbulence models and meshing alternatives for these cases are compared to experimental data. The CFD simulations are very good qualitatively and, in many cases, quantitatively. A mesh with prismatic elements is more accurate than a tetrahedral mesh. Overall the Reynolds stress model performs slightly better than the $k-{\varepsilon}$ model.
Turbulence greatly influence on atmospheric flow field. In the atmosphere, turbulence is represented as turbulent diffusion coefficients. To estimate turbulent diffusion coefficients in previous studies, it has been used constants or 2-level method which divides surface layer and Ekman layer. In this study, it was introduced Smagorinsky method which estimates turbulent diffusion coefficient not to divide the layer but to continue in vertical direction. We simulated 3-D flow model and TKE equation applied turbulent diffusion coefficients using two methods, respectively. Then we showed the values of TKE and the condition of each term to TKE. The results of Smagorinsky method were reasonable. But the results of 2-level method were not reasonable. Therefor, it had better use Smagorinsky method to estimate turbulent diffusion coefficients. We are expected that if it is developed better TKE equation and model with study of computational method in several turbulent diffusion coefficients for reasonably turbulent diffusion, we will able to predict precise wind field and movements of air pollutants.
Kim, Hey-Suk;Shin, Mi-Soo;Jang, Dong-Soon;Lee, Sang-Ill;Park, Jong-Woon
Environmental Engineering Research
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제10권1호
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pp.15-21
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2005
A computer program is developed for the prediction of the flow pattern and the removal efficiency of suspended solid (SS) in a circular secondary clarifier. In this study the increased density effect by SS on hydrodynamics has been systematically investigated in terms of Froude Number (Fr), baffle existence, and a couple of important empirical models associated with the particle settling and Reynolds stresses. A control-volume based-finite difference method by Patankar is employed together with the SIMPLEC algorithm for the resolution of pressure-velocity coupling. The k-ε turbulence and its modified version are incorporated for the evaluation of Reynolds stresses. The calculation results predicts well the overall flow pattern such as the waterfall phenomenon at the front end of the clarifier and the bottom density current with the formation of strong recirculation especially for the case of decrease of Fr. Even if there are some noticeable differences in the prediction of two turbulence models, the calculated results of the radial velocity profiles are generally in good agreement against experimental data appeared in open literature. Parametric investigation has been systematically made with the Fr and baffle condition with detailed analysis.
This paper reviews the current state-of-the-art in the numerical evaluation of wind loads on buildings. Important aspects of numerical modeling including (i) turbulence modeling, (ii) inflow boundary conditions, (iii) ground surface roughness, (iv) near wall treatments, and (vi) quantification of wind loads using the techniques of computational fluid dynamics (CFD) are summarized. Relative advantages of Large Eddy Simulation (LES) over Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) and hybrid RANS-LES over LES are discussed based on physical realism and ease of application for wind load evaluation. Overall LES based simulations seem suitable for wind load evaluation. A need for computational wind load validations in comparison with experimental or field data is emphasized. A comparative study among numerical and experimental wind load evaluation on buildings demonstrated generally good agreements on the mean values, but more work is imperative for accurate peak design wind load evaluations. Particularly more research is needed on transient inlet boundaries and near wall modeling related issues.
Cruz Y. Li;Xisheng Lin;Gang Hu;Lei Zhou;Tim K.T. Tse;Yunfei Fu
Wind and Structures
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제37권3호
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pp.191-209
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2023
This work investigates the subcritical free-shear prism wake at Re=22,000 by the Koopman analysis using the Dynamic Mode Decomposition (DMD) algorithm. The Koopman model linearized nonlinearities in the stochastic, homogeneous anisotropic turbulent wake, generating temporally orthogonal eigen tuples that carry meaningful, coherent structures. Phenomenological analysis of dominant modes revealed their physical interpretations: Mode 1 renders the mean-field dynamics, Modes 2 describes the roll-up of the Strouhal vortex, Mode 3 describes the Bloor-Gerrard vortex resulting from the Kelvin-Helmholtz instability inside shear layers, its superposition onto the Strouhal vortex, and the concurrent flow entrainment, Modes 6 and 10 describe the low-frequency shedding of turbulent separation bubbles (TSBs) and turbulence production, respectively, which contribute to the beating phenomenon in the lift time history and the flapping motion of shear layers, Modes 4, 5, 7, 8, and 9 are the relatively trivial harmonic excitations. This work demonstrates the Koopman analysis' ability to provide insights into free-shear flows. Its success in subcritical turbulence also serves as an excellent reference for applications in other nonlinear, stochastic systems.
Park, Il-Soo;Park, Moon-Soo;Lee, Joonsuk;Jang, Yu Woon
한국환경과학회지
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제29권12호
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pp.1223-1237
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2020
This study focused on comparing the meteorological conditions in the Atmospheric Boundary Layer (ABL) on high-event days and non-event days in the Seoul Metropolitan Area (SMA). We utilized observed PM10 and meteorological variables at the surface as well as at the upper heights. The results showed that high-event days were consistently associated with lower wind speed, whereas wind direction showed no particular difference between high-event and non-event days with frequent westerlies and northwesterlies for both cases. During high-event days, the temperature was much warmer than the monthly normal values with a sharp increasing trend, and Relative Humidity (RH) was higher than the monthly normal, especially on high-event days in February. During high-event days in spring, a double inversion layer was present at surface and upper heights. This indicates that stability in the multi-layer is an important indicator of higher PM10 concentrations. Net radiation in spring and winter is also closely associated with higher PM10 concentrations. Strong net radiation resulted in large sensible heat, which in turn facilitated a deeper mixing height with diluted PM10 concentrations; in contrast, PM10 concentrations were higher when sensible heat in spring and winter was very low. We also confirmed that convective and friction velocity was higher on non-event days than on high-event days, and this was especially obvious in spring and winter. This indicated that thermal turbulence was dominant in spring, whereas in winter, mechanical turbulence was dominant over the SMA.
본 연구에서는 해외에 진출한 한국 중소벤처기업의 역량이 해외진출성과에 미치는 영향과 환경동태성이 이 관계에 어떠한 역할을 하는지 살펴보고자 한다. 구체적으로 중소벤처기업의 해외 마케팅역량, 기술역량 및 해외 네트워크역량이 해외진출성과에 미치는 영향에 대해 분석하고, 환경동태성의 두 가지 차원인 시장동태성과 기술동태성이 이 관계에서 조절변수로서 어떠한 역할을 하는지에 대해 실증적으로 검증하고자 한다. 162개의 중소벤처기업을 대상으로 한 다중회귀분석 결과, 해외 마케팅역량은 해외진출성과에 유의한 영향력을 미치지 않는 것으로 나타났으나, 기술역량과 네트워크역량은 각각 해외진출성과에 긍정적이고 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 시장동태성은 네트워크역량과 해외진출성과 간의 관계에 부(-)의 조절효과를 갖는 것으로 나타났으며, 기술동태성은 기술역량과 해외진출성과 간의 관계에 부(-)의 조절효과를, 네트워크역량과 해외진출성과 간의 관계에는 정(+)의 조절효과를 갖는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 중소벤처기업의 국제화성과에 있어 마케팅, 기술, 네트워크 역량의 중요성을 확인하고, 이에 대한 환경동태성의 영향력을 확인함으로써 중소벤처기업이 해외진출 시 성공적인 성과를 올릴 수 있는 전략적 활용을 도울 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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