• Wind and Structures
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• 제39권4호
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• pp.271-285
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• 2024

The multiple-fan wind tunnel is an important facility for reproducing target wind field. Existing control methods for the multiple-fan wind tunnel can generate wind speeds that satisfy the target statistical characteristics of a wind field (e.g., power spectrum). However, the frequency-domain features cannot well represent the nonstationary winds of extreme storms (e.g., downburst). Therefore, this study proposes a multiple-fan wind tunnel control scheme based on Deep Reinforcement Learning (DRL), which will completely transform into a data-driven closed-loop control problem, to reproduce the target wind field in the time domain. Specifically, the control scheme adopts the Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) paradigm in which the strong fitting ability of Deep Neural Networks (DNN) is utilized. It can establish the complex relationship between the target wind speed time series and the current control strategy in the DRL-agent. To address the fluid memory effect of the wind field, this study innovatively designs the system state and control reward to improve the reproduction performance based on historical data. To validate the performance of the model, we established a simplified flow field based on Navier Stokes equations to simulate a two-dimensional numerical multiple-fan wind tunnel environment. Using the strategy of DRL decision maker, we generated a wind speed time series with minor error from the target under low Reynolds number conditions. This is the first time that the AI methods have been used to generate target wind speed time series in a multiple-fan wind tunnel environment. The hyperparameters in the DDPG paradigm are analyzed to identify a set of optimal parameters. With these efforts, the trained DRL-agent can simultaneously reproduce the wind speed time series in multiple positions.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.76-85
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• 1993

자유표면과 수면하 vortex 유동과의 상호작용으로 생기는 수면위의 특이 형상을 실험과 수치해석으로 얻어진 결과에 근거하여 논하였다. 먼저 2차원적인 실험이나 해석적인 연구로 이해될 수 있는 "striation"의 발생을 살펴 본다. "Scar"라 불리우는 striation과 수직한 형상은 2차원 vortex filament와 vortex pair 생성시 생겨나는 residual vortex의 상호작용으로 설명하였다. 간단하면서도 중요한 상호작용의 역학을 연구할 목적으로 vortex ring이 자유표면과 수직하게 충돌할 경우에 나타나는 현상들을 실험적으로 논하였고 이때 상호작용의 초기단계를 축대칭 문제로 하여 수치해석적으로 얻어진 결과와 비교하였다. 상호작용의 후기단계는 vortex reconnection을 포함하는 복잡한 과정인데 이때 수면에서의 짧은파 생성을 vortex ring의 수면과의 경사진 충돌로 설명하였다. 또한 위의 수면과 생성을 간단한 해석적 model로 재구성하여 비교해 보았다. 끝으로 수면위에 존재하는 오염물질이 수면하 vortex 유동에 미치는 영향을 수치해석적인 방법으로 free slip및 rigid wall 조건의 경우와 비교하여 살펴보았다.