Korea Design Standard (KDS) will be updated with two major revisions on the assessment of wind load and performance-based wind design (PBWD). Major changes on the wind load assessment are the wind load factor and basic wind speed. Wind load factor in KDS is reduced from 1.3 to 1, and mean recurrence interval (MRI) for basic wind speed increases from 100 years to 500 years considering the reduction of wind load factor. Additional modification is made including pressure coefficient, torsional moment coefficient and spectrum, and aeroelastic instability. Combined effect of the updates of KDS code on the assessment of wind load is discussed with the case study on the specified sites and building. PBWD is newly added in KDS code to consider the cases with various target performance, vortex-induced vibration, aeroelastic instability, or inelastic behavior. Proposed methods and target performance for PBWD in KDS code are introduced.
Xiao Chen;Xinhui Dong;Pengfei Lin;Fei Ding;Bubryur Kim;Jie Song;Yiqing Xiao;Gang Hu
Wind and Structures
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v.36
no.6
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pp.405-421
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2023
Strong wind is the main factors of wind-damage of high-rise buildings, which often creates largely economical losses and casualties. Wind pressure plays a critical role in wind effects on buildings. To obtain the high-resolution wind pressure field, it often requires massive pressure taps. In this study, two traditional methods, including bilinear and bicubic interpolation, and two deep learning techniques including Residual Networks (ResNet) and Generative Adversarial Networks (GANs), are employed to reconstruct wind pressure filed from limited pressure taps on the surface of an ideal building from TPU database. It was found that the GANs model exhibits the best performance in reconstructing the wind pressure field. Meanwhile, it was confirmed that k-means clustering based retained pressure taps as model input can significantly improve the reconstruction ability of GANs model. Finally, the generalization ability of k-means clustering based GANs model in reconstructing wind pressure field is verified by an actual engineering structure. Importantly, the k-means clustering based GANs model can achieve satisfactory reconstruction in wind pressure field under the inputs processing by k-means clustering, even the 20% of pressure taps. Therefore, it is expected to save a huge number of pressure taps under the field reconstruction and achieve timely and accurately reconstruction of wind pressure field under k-means clustering based GANs model.
In this paper, detailed wind field data of the full path of typhoon "Bailu" were obtained based on site measurements. Typhoon "Bailu" made first landfall southeast of the Taiwan Strait with a wind speed of approximately 30 m/s near the center of the typhoon eye and a second landfall in Dongshang County in Fujian Province. The moving process is classified into 3 regions for analysis and comparison. Detailed analyses of wind characteristics including wind profile, turbulence intensity, gust factor, turbulence integral scale and wind power spectral density function at the full process of the typhoon are conducted, and the findings are presented in this paper. Wind speed shows significant dependence on both the direction of the moving path and the distance between the typhoon center and measurement site. Wind characteristics significantly vary with the moving path of the typhoon center. The relationship between turbulence intensity and gust factor at different regions is investigated. The integral turbulence scales and wind speed are fitted by a Gaussian model. Such analysis and conclusions may provide guidance for future bridge wind-resistant design in engineering applications.
Non-stationarity and non-Gaussian property are two of the most important characteristics of wind. These two features are studied in this study based on wind speed records measured at different heights from a 325 m high meteorological tower during the synoptic wind storms. By using the time-frequency analysis tools, it is found that after removing the low frequency trend of the longitudinal wind, the retained fluctuating wind speeds remain to be asymmetrically non-Gaussian distributed. Results show that such non-Gaussianity is due to the weak-stationarity of the detrended fluctuating wind speed. The low frequency components of the fluctuating wind speeds mainly contribute to the non-zero skewness, while distribution of the high frequency component is found to have high kurtosis values. By further studying the decomposed wind speed, the mechanisms of the non-Gaussian distribution are examined from the phase, turbulence energy point of view.
This paper addresses on a wind power system with BESS(Battery Energy Storage System). The concerned system consists of four parts: the wind speed production model, the wind turbine model, configure capacity of the battery energy storage, battery model and control of the BESS. First of all, we produce wind speed by 4-component composite wind speed model. Secondly, the maximum available wind power is determined by analyzing the produced wind speed and the characteristic curve of wind power. Thirdly, we configure capacity of the BESS according to wind speed and characteristic curve of wind speed-power. Then, we propose a control strategy to track the power reference. Finally, some simulations have been demonstrated to visualize the feasibility of the proposed methodology.
An investigation on reliability of reanalysis wind data was conducted using the met mast wind data at four coastal regions, Jeju Island. Shinchang, Handong, Udo and Gangjeong sites were chosen for the met mast sites, and ERA-Interim and MERRA reanalysis data at two points on the sea around Jeju Island were analyzed for creating Wind Statistics of WindPRO software. Reliability of reanalysis wind data was assessed by comparing the statistics from the met mast wind data with those from Wind Statistics of WindPRO software. The relative error was calculated for annual average wind speed, wind power density and annual energy production. In addition, Weibull wind speed distribution and monthly energy production were analyzed in detail. As a result, ERA-Interim reanalysis data was more suitable for wind resource assessment than MERRA reanalysis data.
Su, Yang;Xiang, Huoyue;Fang, Chen;Wang, Lei;Li, Yongle
Wind and Structures
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v.24
no.2
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pp.171-184
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2017
The present study provides a deeper understanding of the flow fields of a full-scale railway wind barriers by means of a wind tunnel test. First, the drag forces of the three wind barriers were measured using a force sensor, and the drag force coefficients were compared with a similar scale model. On this basis, the mean wind velocity and turbulence upwind and downwind of the wind barriers were measured. The effects of pore size and opening forms of the wind barrier were discussed. The results show that the test of the scaled wind barrier model may be unsafe, and it is suitable to adopt the full-scale wind barrier model. The pore size and the opening forms of wind barriers have a slight influence on the flow fields upwind of the wind barrier but have some influences on the flow fields and power spectra downwind of the wind barrier. The smaller pore size generates a lower turbulence density and value of the power spectrum near the wind barrier, and the porous wind barriers clearly provide better shelter than the bar-type wind barriers.
A full-scale synchronized data acquisition system was set up on the roof of the experimental building at the Texas Tech University Wind Engineering Research Field Laboratory to simultaneously collect approaching wind data, conical vortex images, and roof corner suction pressure data. One-second conditional sampling technique has been applied in the data analysis, which makes it possible to separately evaluate the influencing effects of the horizontal wind angle of attack, ${\theta}$, and the vertical wind angle of attack, ${\varphi}$. Results show a clear cause-and-effect relationship between the incident wind, conical vortices, and the induced roof-corner high-suction pressures. The horizontal wind angle of attack, ${\theta}$, is shown to be the most significant factor in influencing the overall vortex structure and the suction pressures beneath. It is further revealed that the vertical wind angle of attack, ${\varphi}$, plays a critical role in generating the instantaneous peak suction pressures near the roof corner.
Higher-mode vertical vortex-induced vibrations (VIV) have been observed on several steel box-girder suspension bridges where different vertical modes are selectively excited in turn with wind velocity in accordance with the Strouhal law. Understanding the relationship of VIV amplitudes for different modes of vibration is very important for wind-resistant design of long-span box-girder suspension bridges. In this study, the basic rectangular cross-section with side ratio of B/D=6 is used to investigate the effect of different modes on VIV amplitudes by section model tests. The section model is flexibly mounted in wind tunnel with a variety of spring constants for simulating different modes of vibration and the non-dimensional vertical amplitudes are determined as a function of reduced velocity U/fD. Two 'lock-in' ranges are observed at the same onset reduced velocities of approximately 4.8 and 9.4 for all cases. The second 'lock-in' range, which is induced by the conventional vortex shedding, consistently gives larger responses than the first one and the Sc-normalized maximum non-dimensional responses are almost the same for different spring constants. The first 'lock-in' range where the vibration frequency is approximately two times the vortex shedding frequency is probably a result of super-harmonic resonance or the "frequency demultiplication". The main conclusion drawn from the section model study, central to the higher-mode VIV of suspension bridges, is that the VIV amplitude for different modes is the same provided that the Sc number for these modes is identical.
The aim of the current study is to compare the performance of large 2 MW and 3 MW wind turbines operating on existing onshore wind farms using Blade Element Momentum (BEM) theory and Angular Momentum (AM) theory and illustrate the performance characteristic curves of the turbines as a function of wind speed (U∞). To achieve this, the measurement data obtained from two different Wind Energy Power Plants (WEPPs) located in the Hatay region of Turkey was used. Two different horizontal-axis wind turbines with capacities of 2 MW and 3 MW were selected for evaluation and comparison. The hub-height wind speed (UD), turbine power output (P), atmospheric air temperature (Tatm) and turbine rotational speed (Ω) data were used in the evaluation of the turbine performance characteristics. Curves of turbine power output (P), axial flow induction factor (a), turbine rotational speed (Ω), turbine power coefficient (CP), blade tip speed ratio (λ), thrust force coefficient (CT) and thrust force (T) as a function of U∞ were obtained for the 2 MW and 3 MW wind turbines and these characteristic curves were compared. Results revealed that, for the same wind speed conditions, the higher-capacity wind turbine (3 MW) was operating at higher turbine power coefficient rates, while rotating at lower rotational speed ratios than the lower-capacity wind turbine (2 MW).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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