With the development of wind industry, the rated power of wind turbine also increase gradually. Accordingly, the size of wind turbine tower becomes larger and larger. The tower base diameter of 2MW wind turbine is about 4m. Larger tower is expected for 4MW or 5MW turbine. Due to limitation of transportation, new type of tower with smooth transportation and effective cost is needed. In this work, a hybrid tower consisting of steel and concrete is designed and analyzed. The optimum ratio of steel and concrete of hybrid tower are calculated as well as the thickness of the concrete part. Different FE analysis including modal analysis, buckling analysis and fatigue analysis are performed to check the design of hybrid tower comparing with the steel tower. Redesign is also expected after various analysis.
This paper presents a comparative structural analysis of lattice hybrid tower with six legs with conventional tubular steel tower for an onshore wind turbine using finite element method. Usually a lattice hybrid tower will have a conventional industry standard 'L' profile section for the lattice construction with four legs. In this work, the researcher attempted to identify and analyze the strength of six legged lattice hybrid tower designed with a special profile instead of four legged L profile. And to compare the structural benefits of special star profile with the conventional tubular tower. Using Ansys, a commercial FEM software, both static and dynamic structural analyses were performed. A simplified finite element model that represents the wind turbine tower was created using Shell elements. An ultimate load condition was applied to check the stress level of the tower in the static analysis. For the dynamic analysis, the frequency extraction was performed in order to obtain the natural frequencies of the tower.
With the development of wind industry, rated power of the wind turbine also increases gradually. Accordingly, size of the wind turbine tower is becoming larger. Tower base diameter of the 2MW wind turbine is about 4m. Larger tower is expected for 4MW or 5MW turbines. Due to limitation of transportation, new type of tower with smooth transportation and effective cost is needed. In this work, a hybrid tower consisting of steel and concrete is designed and analyzed. The optimum ratio of steel and concrete of the hybrid tower is calculated as well as the thickness of the concrete part. Different FE analysis including modal analysis, buckling analysis and static analysis are performed to check the design of hybrid tower comparing with the steel tower. Redesign is also expected after various analyses.
By using a computational program of three-dimensional aerostatic and aerodynamic stability analysis of long-span bridges under skew wind, the dynamic characteristics and structural stability(including the aerostatic and aerodynamic stability) of a three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridge with main span of 1 400 meters are investigated numerically under skew wind, and the skew wind and aerostatic effects on the aerostatic and aerodynamic stability of three-tower cable-stayedsuspension hybrid bridge are ascertained. The results show that the three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridge is a longspan structure with greater flexibility, and it is more susceptible to the wind action. The aerostatic instability of three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridges is characterized by the coupling of vertical bending and torsion of the girder, and the skew wind does not affect the aerostatic instability mode. The skew wind has positive or negative effects on the aerostatic stability of the bridge, the influence is between -5.38% and 4.64%, and in most cases, it reduces the aerostatic stability of the bridge. With the increase of wind yaw angle, the critical wind speed of aerostatic instability does not vary as the cosine rule as proposed by the skew wind decomposition method, the skew wind decomposition method may overestimate the aerostatic stability, and the maximum overestimation is 16.7%. The flutter critical wind speed fluctuates with the increase of wind yaw angle, and it may reach to the minimum value under the skew wind. The skew wind has limited effect on the aerodynamic stability of three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridge, however the aerostatic effect significantly reduces the aerodynamic stability of the bridge under skew wind, the reduction is between 3.66% and 21.86%, with an overall average drop of 11.59%. The combined effect of skew and static winds further reduces the critical flutter wind speed, the decrease is between 7.91% and 19.37%, with an overall average decrease of 11.85%. Therefore, the effects of skew and static winds must be comprehensively considered in the aerostatic and aerodynamic stability analysis of three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridges.
Wind-power generation, which is recently drawing attention as one of renewable energies across the world, has been developed mainly by Europe. As the demand for the wind-power generation rose and the amount of wind-power generation increased, the studies on megawatt-class wind-power system have been active, and the use of composite with such properties as less weight, more strength, anti-corrosion and environment-friendliness has required gradually. In other word, wind turbine tower will be required to be lighter, more reliable and more consistent. Therefore it is necessary to lose weight of the wind turbine tower. This points squarely toward hybrid/composite tower production growing. It is important to note however that hybrid/composite tower production as it is today is flawed and that there are ways to improve greatly on the performance of these towers in manufacturing process and in their in-service performance. Through this, we have some detail on the current process and its advantage of cost and weight of towers.
Kim, Sung-Il;Lee, Wook-Hyun;Lee, Kye-Jung;Chun, Won-Pyo
Proceedings of the KSME Conference
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2008.11b
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pp.2322-2327
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2008
This paper is to provide analysis model that can be used to investigate the improvement in energy efficiency for cooling tower by using fresh air. Numerical analysis of Air-cooled heat exchanger for single-phase flow with variations of outdoor air temperature has been performed. A complete set of correlations of the heat transfer in both refrigerant and air sides was employed for predicting the heat transfer rate. The numerical results derived from the correlations were verified with experimental results. The energy consumption for a hybrid cooling tower has been compared for variation of a outdoor air temperature. The results showed that the hybrid cooling tower in low outdoor temperature offers a significant improvement in energy efficiency. The thermal analysis aids significantly in the solution of the design problem of hybrid cooling tower.
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2005.11a
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pp.236-237
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2005
An experimental study on the Hybrid Cooling Tower has been done having a rated capacity of 3RT. Counter flow type fill, cross flow type fill and hybrid-type fill which is combined with two type fills as previously stated having a height of 0.3m have been used in the 0.8m${\times}$0.4m${\times}$1.9m dimensional tower respectively. The heat exchanger is consisting of 2 or 3 rows. The relevant temperatures and the velocities were selected based on the typical Korean weather for the year round operation of the tower. The cooling capacity of the tower is explained with respect to varying air inlet velocities, wet-bulb temperatures, and air to cooling water volume flow rate ratio (L/G ratio). The capacity of the hybrid-type fill was much superior to other fills, but hybrid-type fill shows higher pressure drop.
Pendulums can be used as passive vibration control devices in several structures and machines. In the present work, the nonlinear behavior of a pendulum-tower system is studied. The tower is modeled as a bar with variable cross-section with concentrated masses. First, the vibration modes and frequencies of the tower are obtained analytically. The primary structure and absorber together constitute a coupled system which is discretized as a two degrees of freedom nonlinear system, using the normalized eigenfunctions and the Rayleigh-Ritz method. The analysis shows the influence of the geometric nonlinearity of the pendulum absorber on the response of the tower. A parametric analysis also shows that, with an appropriate choice of the absorber parameters, a pendulum can decrease the vibration amplitudes of the tower in the main resonance region. The results also show that the pendulum nonlinearity cannot be neglected in this type of problem, leading to multiplicity of solutions, dynamic jumps and instability. In order to improve the effectiveness of the control during the transient response, a hybrid control system is suggested. The added control force is implemented as a non-linear variable stiffness device based on position and velocity feedback. The obtained results show that this strategy of nonlinear control is attractive, has a good potential and can be used to minimize the response of slender structures under various types of excitation.
Hybrid composite strut tower was designed to prevent permanent deformation of upper mount by the impact from the uneven road. When exceeding energy absorption capacity of tire and suspension systems, residual impact is delivered to upper mount. Especially, in case of using high-rigidity suspension system for high driving performance, the conventional strut tower can be easily deformed due to reduction of energy absorption capacity of suspension systems. In this study, optimal design of hybrid composite strut tower which made of back-up metal and carbon fiber reinforced composite was suggested by using finite element analysis, and low velocity impact test was performed to investigate their dynamic characteristics. Also, 3D measuring and ultra c-scanning methods were carried out to diagnose damages in the strut towers.
In recent years, the wind energy has played an increasingly important role in national energy sector of many countries. To harvest more electric power, the wind turbine (WT) tower structure becomes physically larger, which may cause more risks during long-term operation. Associated with the great development of WT projects, the number of accidents related to large-scaled WT has also been increased. Therefore, a structural health monitoring (SHM) system for WT structures is needed to ensure their safety and serviceability during operational time. The objective of this study is to develop a hybrid damage detection method for WT tower structures by measuring vibration and impedance responses. To achieve the objective, the following approaches are implemented. Firstly, a hybrid damage detection scheme which combines vibration-based and impedance-based methods is proposed as a sequential process in three stages. Secondly, a series of vibration and impedance tests are conducted on a lab-scaled model of the WT structure in which a set of bolt-loosening cases is simulated for the segmental joints. Finally, the feasibility of the proposed hybrid damage detection method is experimentally evaluated via its performance during the damage detection process in the tested model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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