Large offshore wind farms have actively been developed in order to meet the needs for wind energy since the land-based wind farms have almost been fully developed especially in Europe. The key problem for the construction of offshore wind farms may be on the high cost of energy compared to land-based ones. NREL (National Renewable Energy Laboratory) has developed a spreadsheet-based tool to estimate the cost of wind-generated electricity from both land-based and offshore wind turbines. Component formulas for various kinds and scales of wind turbines were made using available field data. Annual energy production has been estimated based on the Weibull probability distributions of wind. In this paper, this NREL estimation model is introduced and applied to the offshore wind turbines now under designing or in production in Korea, and the result is discussed.
A numerical study with Envi-met model is experimented to investigate the characteristics of wind pattern in apartment complex. In all case, most conditions such as wind speed, temperature, and surface features are considered as the same, but wind direction is the only different factor. The wind directions considered in this study have a meaning of prevailing wind direction. When the prevailing wind with the direction of $170^{\circ}$ blows into the complex, the ventilation passage toward the outside of complex is formed and the stagnation of air is not expressed. In case of having the direction of $300^{\circ}$, most evident ventilation passages are composed. When the inflow wind direction is the northeast, $30^{\circ}$, there is some possibility of stagnation phenomenon. This is because the arrangement of buildings makes a right angle with the inflow wind direction.
The paper reviews and discusses the substantive changes to the ASCE 49-21 Standard, Wind Tunnel Testing for Buildings and Other Structures. The most significant changes are the requirements for wind field simulations that utilize (i) partial turbulence simulations, (ii) partial model simulations for the flow around building Appurtenances, along with requirements for determining wind loads on products that are used at multiple sites in various configurations. These modifications tend to have the effect of easing the precise scaling requirements for flow simulations because it is not generally possible to construct accurate models for small elements placed, for example, on large buildings at the scales typically available in boundary layer wind tunnels. Additional discussion is provided on changes to the Standard with respect to measurement accuracy and data acquisition parameters, such as duration of tests, which are also related to scaling requirements. Finally, research needs with respect to aerodynamic mechanisms are proposed, with the goal of improving the understanding of the role of turbulence on separated-reattaching flows on building surfaces in order to continue to improve the wind tunnel method for determining design wind loads.
A preceding companion article introduced the slot jet approach for large-scale quasi-steady modelling of a downburst outflow. This article extends the approach to model the time-dependent features of the outflow. A two-dimensional slot jet with an actuated gate produces a gust with a dominant roll vortex. Two designs for the gate mechanism are investigated. Hot-wire anemometry velocity histories and profiles are presented. As well, a three-dimensional, subcloud numerical model is used to approximate the downdraft microphysics, and to compute stationary and translating outflows at high resolution. The evolution of the horizontal and vertical velocity components is examined. Comparison of the present experimental and numerical results with field observations is encouraging.
The solar wind electrons are made of three or four distinct components, which are core Maxwellian background, isotropic halo, and super-halo (and sometimes, highly field-aligned strahl component which can be considered as a fourth element). We put forth a steady-state model for the solar wind electrons by considering both the steady-state particle and wave kinetic equations. Since the steady-state solar wind electron VDFs and the steady-state wave fluctuation spectrum are related to each other, we also investigate the complete fluctuation spectra in the whistler and Langmuir frequency ranges by considering halo- and superhalo-like model electron VDFs. It is found that the energetic electrons make important contributions to the total emission spectrum. Based on this, we complete the steady-state model by considering both the whistler and Langmuir fluctuations. In particular, the Langmuir fluctuation plays an important role in the formation and maintenance of nonthermal electrons.
A three-dimensional mesoscale atmospheric dispersion modeling system consisting of the Lagrangian particle dispersion model (LPDM) and the meteorological mesoscale model (MM5) was employed to simulate the transport and dispersion of non-reactive pollutant during the nuclear spill event occurred from Sep. 31 to Oct. 3, 1999 in Tokaimura city, Japan. For the comparative analysis of numerical experiment, two more sets of foreign mesoscale modeling system; NCEP (National Centers for Environmental Prediction) and DWD (Deutscher Wetter Dienst) were also applied to address the applicability of air pollution dispersion predictions. We noticed that the simulated results of horizontal wind direction and wind velocity from three meteorological modeling showed remarkably different spatial variations, mainly due to the different horizontal resolutions. How-ever, the dispersion process by LPDM was well characterized by meteorological wind fields, and the time-dependent dilution factors ($\chi$/Q) were found to be qualitatively simulated in accordance with each mesocale meteorogical wind field, suggesting that LPDM has the potential for the use of the real time control at optimization of the urban air pollution provided detailed meteorological wind fields. This paper mainly pertains to the mesoscale modeling approaches, but the results imply that the resolution of meteorological model and the implementation of the relevant scale of air quality model lead to better prediction capabilities in local or urban scale air pollution modeling.
Han, Wanshui;Ma, Lin;Cai, C.S.;Chen, Suren;Wu, Jun
Wind and Structures
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제20권2호
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pp.249-274
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2015
Long-span cable-stayed bridges exhibit some features which are more critical than typical long span bridges such as geometric and aerodynamic nonlinearities, higher probability of the presence of multiple vehicles on the bridge, and more significant influence of wind loads acting on the ultra high pylon and super long cables. A three-dimensional nonlinear fully-coupled analytical model is developed in this study to improve the dynamic performance prediction of long cable-stayed bridges under combined traffic and wind loads. The modified spectral representation method is introduced to simulate the fluctuating wind field of all the components of the whole bridge simultaneously with high accuracy and efficiency. Then, the aerostatic and aerodynamic wind forces acting on the whole bridge including the bridge deck, pylon, cables and even piers are all derived. The cellular automation method is applied to simulate the stochastic traffic flow which can reflect the real traffic properties on the long span bridge such as lane changing, acceleration, or deceleration. The dynamic interaction between vehicles and the bridge depends on both the geometrical and mechanical relationships between the wheels of vehicles and the contact points on the bridge deck. Nonlinear properties such as geometric nonlinearity and aerodynamic nonlinearity are fully considered. The equations of motion of the coupled wind-traffic-bridge system are derived and solved with a nonlinear separate iteration method which can considerably improve the calculation efficiency. A long cable-stayed bridge, Sutong Bridge across the Yangze River in China, is selected as a numerical example to demonstrate the dynamic interaction of the coupled system. The influences of the whole bridge wind field as well as the geometric and aerodynamic nonlinearities on the responses of the wind-traffic-bridge system are discussed.
The diagnostic and prognostic methods for generating 3 dimensional wind field were comparatively analyzed and 4 dimensional data assimilation (FDDA) technique by incorporating Automatic Weather System (AWS) into the prognostic methods was discussed for the urban scale air quality model. The A WS covered the urban scale grid distance of 10.6 km and 4.3 km in South Korea and Kyong-in region, respectively. This is representing that AWS for FDDA could be fairly well accommodated in prognostic model with the meso${\gamma}$~ microa scale (~5 km), indicating that the 3 dimensional wind field by FDDA technique could be a useful interpretative tool in urban area for the atmospheric environmental impact assessment.
A simulation system is needed to train students and mariners in order that they can take suitable actions to evade typhoon's strike promptly and sufficiently. In order to make such kind of system, three kinds of models about the typhoon are necessary, typhoon prediction model to generate typhoon's track, wind & wave-field model to make sea conditions around the typhoon and evaluation model of trainee's action whether their actions were suitable or not during simulation. We have developed the prediction and wind & wave-field models of typhoon, but the evaluation model has not been developed yet. In this paper, after making a method for evaluating trainee's actions by seakeeping performance, we propose an typhoon avoidance simulation system for training mariners so that they can promote their abilities to evade the typhoons at sea.
A tornado changes its wind speed and direction rapidly; therefore, it is difficult to study the effects of a tornado on buildings in a wind tunnel. The status of the tornado-structure interaction and various models of the tornado wind field found in literature are surveyed. Three dimensional computer modeling work using the turbulence model based on large eddy simulation is presented. The effect of a tornado on a cubic building is considered for this study. The Navier-Stokes (NS) equations are approximated by finite difference method, and solved by an semi-implicit procedure. The force coefficients are plotted in time to study the effect of the Rankine combined vortex model. The tornado is made to translate at a $0^{\circ}$ and $45^{\circ}$ angle, and the grid resolution is refined. Some flow visualizations are also reported to understand the flow behavior around the cube.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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