Min-Woo Park;Byung-Hee Nam;Ki-Pyo You;Jang-Youl You
국제초고층학회논문집
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제11권4호
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pp.321-329
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2022
High-rise buildings constructed adjacent to low-rise structures experience frequent damage caused by the associated strong wind. This study aimed to implement a standard evaluation of the wind environment and airflow characteristics around high-rise apartment blocks using wind tunnel tests (WTT) and computational fluid dynamics (CFD) simulations. The correlation coefficient between the CFD and wind tunnel results ranged between 0.6-0.8. Correlations below 0.8 were due to differences in the wake flow area range generated behind the target building according to wind direction angle and the effect of the surrounding buildings. In addition, a difference was observed between the average velocity ratio of the wake flow wind measured by the WTT and by the CFD analysis. The wind velocity values of the CFD analysis were therefore compensated, and, consequently, the correlations for most wind angles increased.
Luhur, Muhammad Ramzan;Manganhar, Abdul Latif;Solangi, K.H.;Jakhrani, Abdul Qayoom;Mukwana, Kishan Chand;Samo, Saleem Raza
Wind and Structures
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제22권1호
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pp.1-16
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2016
The paper presents the state-of-the-art in aerodynamic performance of the modern horizontal axis wind turbine. The study examines the different complexities involved with wind turbine blade aerodynamic performance in open atmosphere and turbine wakes, and highlights the issues which require further investigations. Additionally, the latest concept of smart blades and frequently used wind turbine design analysis tools have also been discussed. The investigation made through this literature survey shows significant progress towards wind turbine aerodynamic performance improvements in general. However, still there are several parameters whose behavior and specific role in regulating the performance of the blades is yet to be elucidated clearly; in particular, the wind turbulence, rotational effects, coupled effect of turbulence and rotation, extreme wind events, formation and life time of the wakes.
This study was carried out to analyze the installation effect of an anti-wind net on reducing wind velocity which was used to protect orchards as well as single-span plastichouses. The pressure drop through three types of anti-wind net was measured in a subsonic wind tunnel. The wind reduction through the anti-wind facility for several sets in respect to three types of the net and heights of the facility ranging from 3 to 11 m was analyzed by using computational fluid dynamics (CFD). The measured data showed that the pressure drop increased as an equation of the second degree of the inlet wind velocity. Numerical computations exhibited that the effect of wind reduction definitely augmented as the net size became smaller and increased with the height of the facility being heightened to some extent. For the typical and widely used anti-wind facility with a height of 5 m and a net size of 4mm, the amount of wind reduction came up to 5.1 m/s for the inlet wind velocity of 20 m/s, and also 7.6 and 10.1 m/s for the inlet wind velocities of 30 and 40 m/s, respectively. In case for the orchard's longitudinal length to be within about 200 m, the appropriately effective height of the facility was predicted to be 5 m. Finally, the negative total pressure on the top face of the single-span plastichouse certainly reduced for all the cases with the anti-wind facility being installed. In particular, the reduction of the negative total pressure was more considerable as the inlet wind velocity increased.
This paper presents a new analysis framework for predicting the internal buffeting forces in bridge components under skew wind. A linear regressive model between the internal buffeting force and deformation under normal wind is derived based on mathematical statistical theory. Applying this regression model under normal wind and the time history of buffeting displacement under skew wind with different yaw angles in wind tunnel tests, internal buffeting forces in bridge components can be obtained directly, without using the complex theory of buffeting analysis under skew wind. A self-anchored suspension bridge with a main span of 260 m and a steel arch bridge with a main span of 450 m are selected as case studies to illustrate the application of this linear regressive framework. The results show that the regressive model between internal buffeting force and displacement may be of high significance and can also be applied in the skew wind case with proper regressands, and the most unfavorable internal buffeting forces often occur under yaw wind.
Lamps installed on stay cables of cable-stayed bridges may alter the configuration of circular cross section of the cables and therefore result in aerodynamically unstable cable vibrations. The background of this study is a preliminary design of lamp installation on the cable-stayed He-dong Bridge in Guangzhou, China. Force measurements and dynamic response measurements wind tunnel tests were carried out to validate the possibility of cable galloping vibrations. It is observed that galloping will occur and the critical wind velocity is far less than the design wind velocity at Guangzhou City stipulated in Chinese Code. Numerical simulations utilizing software ANSYS CFX were subsequently performed and almost the same results as the wind tunnel tests were obtained. Moreover, the pressure and velocity contours around cable-lamp model obtained from numerical simulations indicated that the upstream steel wire in the preliminary design is the key factor for the onset of the galloping vibrations. A modification for the preliminary design of lamp installation, which suggests to remove the two parallel steel wires, is proposed, and it effectiveness is validated in further wind tunnel tests.
Yang, Chan Ho;Song, Yewon;Jhun, Jeongpil;Hwang, Won Seop;Hong, Seong Do;Woo, Sang Bum;Sung, Tae Hyun;Jeong, Sin Woo;Yoo, Hong Hee
Journal of the Korean Physical Society
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제73권12호
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pp.1889-1894
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2018
An innovative small-scale piezoelectric energy harvester has been proposed to gather wind energy. A conventional horizontal-axis wind power generation has a low generating efficiency at low wind speed. To overcome this weakness, we designed a piezoelectric windmill optimized at low-speed wind. A piezoelectric device having high energy conversion efficiency is used in a small windmill. The maximum output power of the windmill was about 3.14 mW when wind speed was 1.94 m/s. Finally, the output power and the efficiency of the system were compared with a conventional wind power system. This work will be beneficial for the piezoelectric energy harvesting technology to be applied to the real world such as wireless sensor networks (WSN).
To investigate the characteristics of the combined wind field produced by the natural wind field and the train-induced wind field on the bridge, the aerodynamic models of train and bridge are established and the overset mesh technology is applied to simulate the movement of high-speed train. Based on ten study cases with various crosswind velocities of 0~20 m/s and train speeds of 200~350 km/h, the distributions of combined wind velocities at monitoring points around the train and the pressure on the car-body surface are analyzed. Meanwhile, the difference between the train-induced wind fields calculated by static train model and moving train model is compared. The results show that under non-crosswind condition, the train-induced wind velocity increases with the train speed while decreases with the distance to the train. Under the crosswind, the combined wind velocity is mainly controlled by the crosswind, and slightly increases with the train speed. In the combined wind field, the peak pressure zone on the headstock surface moves from the nose area to the windward side with the increase of wind velocity. The moving train model ismore applicable in analyzing the train induced wind field.
For a systematic study on wind-induced vibration characteristics of large hyperbolic cooling towers with different feature sizes, the pressure measurement tests are finished on the rigid body models of three representative cooling towers with the height of 155 m, 177 m and 215 m respectively. Combining the refined frequency-domain algorithm of wind-induced responses, the wind-induced average response, resonant response, background response, coupling response and wind vibration coefficients of large cooling towers with different feature sizes are obtained. Based on the calculating results, the parametric analysis on wind-induced vibration of cooling towers is carried out, e.g. the feature sizes, damping ratio and the interference effect of surrounding buildings. The discussion shows that the increase of feature sizes makes wind-induced average response and fluctuating response larger correspondingly, and the proportion of resonant response also gradually increased, but it has little effect on the wind vibration coefficient. The increase of damping ratio makes resonant response and the wind vibration coefficient decreases obviously, which brings about no effect on average response and background response. The interference effect of surrounding buildings makes the fluctuating response and wind vibration coefficient increased significantly, furthermore, the increase ranges of resonant response is greater than background response.
This paper first provides a wide overview about the design codes and standards covering the use of Computational Wind Engineering / Computational Fluid Dynamics (CWE/CFD) for wind-sensitive structures and built environment. Second, the paper sets out the basic assumptions and underlying concepts of the new Annex T "Simulations by Computational Fluid Dynamics (CFD/CWE)" of the revised version "Guide for the assessment of wind actions and effects on structures" issued by the Advisory Committee on Technical Recommendations for Constructions of the Italian National Research Council in February 2019 and drafted by the members of the Special Interest Group on Computational Wind Engineering of the Italian Association for Wind Engineering (ANIV-CWE). The same group is currently advising UNI CT021/SC1 in supporting the drafting of the new Annex K - "Derivation of design parameters from wind tunnel tests and numerical simulations" of the revised Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-4: General actions - Wind actions. Finally, the paper outlines the subjects most open to development at the technical and applicative level.
There has been a continuous increase in the utilization and utility value of renewable energy such as wind power generation in modem society. Wind condition is the absolute variable to the energy volume in the case of a wind power generation system. For this reason, wind power generators have already been installed in areas where wind velocity is high and the possibility of danger is very low. In other words, instability is likely if the wind velocity in an area is high and where a wind power generation system can be built. On the contrary, low wind velocity is possible in an area with high stability. Therefore, the design and manufacture of a wind power generation system should be carried out in a more complicated topography in order to secure a bigger market. This study examines and suggest how topography affects wind shear by analyzing the measured data in order to predict wind power generation more reliably.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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