This paper presents the results of a numerical study on the towing characteristics of a barge under various wind conditions. First, stability criteria, including the wind force, were derived based on the linear motion equations of a towed vessel. The effect of the wind force on the towing stability was investigated using stability criteria. Next, towing simulations were carried out using a nonlinear time-domain simulation method. In this case, the towline was modeled as a simple spring-damper, and the wind force was computed using the wind coefficient from CFD calculations. Simulations were conducted for a barge under a constant towing speed and constant wind speed conditions. The effect of the wind direction on the slewing motion was also observed. In addition, a series of numerical simulations using variable wind speeds were performed for the present barge with and without a skeg.
The present study revealed comparison the pressure distribution on the surfaces of regular cross plan shaped building with angular cross plan shaped building which is being transformed from basic cross plan shaped building through the variation of internal angles between limbs by $15^{\circ}$ for various wind incidence angle from $0^{\circ}$ to $180^{\circ}$ at an interval of $30^{\circ}$. In order to maintain the area same the limbs sizes are slightly increased accordingly. Numerical analysis has been carried out to generate similar nature of flow condition as per IS: 875 (Part -III):1987 (a mean wind velocity of 10 m/s) by using computational fluid dynamics (CFD) with help of ANSYS CFX ($k-{\varepsilon}$ model). The variation of mean pressure coefficients, pressure distribution over the surface, flow pattern and force coefficient are evaluated for each cases and represented graphically to understand extent of nonconformities due to such angular modifications in plan. Finally regular cross shaped building results are compared with wind tunnel results obtained from similar '+' shaped building study with similar flow condition. Reduction in along wind force coefficients for angular crossed shaped building, observed for various skew angles leads to develop lesser along wind force on building compared to regular crossed shaped building and square plan shaped building. Interference effect within the internal faces are observed in particular faces of building for both cases, considerably. Significant deviation is noticed in wind induced responses for angular cross building compared to regular cross shaped building for different direction wind flow.
To analyze the performance of Wind turbine of the drag force type, 3-D RANS equations were solved by the iterative time marching method on sliding multiblock grid system. The numerical flow simulations by changing blade number and pitch angle were carried out : blade number = 15, 20 circumferentially; pitch angle = $30^{\circ},\; 50^{\circ}$ radially. The torque coefficient was also calculated.
The wind pressure distributions were analyzed through the wind tunnel experiment to provide fundamental criteria for the structural design on the three-span arched house according to the wind directions. In order to investigate the wind force distribution, the variation of the wind force coefficients, the mean wind force coefficients, the drag force coefficients and the lift force coefficients were estimated from the experimental data. The results obtained are as follows : 1. The variation of the wind force with the wind directions on the side walls was the greatest at the upwind edge of the walls. The change of pressure from the positive to the negative on the side walls occurred at the wind direction of 30$^{\circ}$ in the first house and 60$^{\circ}$ in the third house. 2. The maximum negative wind force along the length of the roof appeared at the length ratio of 0-0.2, when the wind directions were 90$^{\circ}$ in the first house, 60$^{\circ}$ in the second house and 30$^{\circ}$ in the third house. 3. The maximum negative wind force along the width of the roof appeared at the width ratio and the wind direction of 0.4 and 0$^{\circ}$ in the first house, 0.4-0.6 and 30$^{\circ}$ in the second house and 0.6 and 30$^{\circ}$ in the third house, respectively. 4. The maximum mean positive and negative wind forces occurred at the wind direction of 60$^{\circ}$ and 30$^{\circ}$, respectively, on the side walls of the first house, and the maximum mean negative wind force on the roof occurred at the wind direction of 30$^{\circ}$ in third house. 5. The maximum drag and lift forces occurred at the wind direction of 30$^{\circ}$, and the maximum lift force appeared in the third house. 6. The parts to be considered for the local wind forces were the edges of the walls, the edges of the x-direction of the roofs, and the locations of the width ratio of 0.4 of the first and third house and the center of the width of the second house for the y-direction of the roofs.
This study is to investigate the effect of interference between two C-shaped high-rise buildings by computational fluid dynamics (CFD), focusing on the variation of the local pressure coefficient (CP) and the mean pressure coefficient (CPMEAN). Sixteen building position cases are considered for the present study. These cases were based on the position and height of the interference building (IB). The pressure coefficient (CP) is calculated on the principal building (PB) and is compared with an isolated building identical in shape and size. The interference effect on PB has also been presented in reference for the interference factor (IF). According to the findings, the maximum force coefficient on the PB is 0.971 and it is 10.97% more than the isolated PB when IB is located at position 2b (two times the width of the building), and the interfering height of 13H/15 mm. The moment coefficient on PB is 1.27, which is 27.36% less than the isolated case in which IB pushed 2b to 3b in the y direction with 750 mm height. In most of the cases, because of the shielding effect of the IB, the value of force coefficient (CF) on PB has been reduced. On the face of the PB, there are also considerable differences in the mean pressure coefficient CPMEAN. When IB was positioned at a location of 2b in Y direction and an interfering height of 13H/15 mm, the maximum CPMEAN (1.58) was observed on the leeward face of PB.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.23
no.4_2
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pp.637-644
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2020
Because suicide accidents sometimes were happened in grand bridges over rivers or sea water recently, it will be necessary that prevention measures be made preparation in advance from now on. Additional safety facilities must be needed in addition to existing safety facilities in such a way as this prevention measure. In order to make cable-stayed bridge safe on wind for additional safety facilities, main girder models with added safety facilities for wind-tunnel tests was made, and wind tunnel experiments was carried out to measure aerodynamic force coefficients. Also, wind-resistant analyses of 3D cable-stayed bridge were performed on the basis of wind-tunnel test results. From the wind experiments, force coefficients of main girder with added safety facilities were assessed, and it is known that there are little possibility of galloping and rotation of steel main girder. Finally, from the wind resistant analyses, it was concluded that wind-resistant safety of cable-stayed bridge was secured on wind speed 60.6m/sec.
The yaw and interference effects of blades affect aerodynamic performance of large wind turbine system significantly, thus influencing wind-induced response and stability performance of the tower-blade system. In this study, the 5MW wind turbine which was developed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) was chosen as the research object. Large eddy simulation on flow field and aerodynamics of its wind turbine system with different yaw angles($0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$) under the most unfavorable blade position was carried out. Results were compared with codes and measurement results at home and abroad, which verified validity of large eddy simulation. On this basis, effects of yaw angle on average wind pressure, fluctuating wind pressure, lift coefficient, resistance coefficient,streaming and wake characteristics on different interference zone of tower of wind turbine were analyzed. Next, the blade-cabin-tower-foundation integrated coupling model of the large wind turbine was constructed based on finite element method. Dynamic characteristics, wind-induced response and stability performance of the wind turbine structural system under different yaw angle were analyzed systematically. Research results demonstrate that with the increase of yaw angle, the maximum negative pressure and extreme negative pressure of the significant interference zone of the tower present a V-shaped variation trend, whereas the layer resistance coefficient increases gradually. By contrast, the maximum negative pressure, extreme negative pressure and layer resistance coefficient of the non-interference zone remain basically same. Effects of streaming and wake weaken gradually. When the yaw angle increases to $45^{\circ}$, aerodynamic force of the tower is close with that when there's no blade yaw and interference. As the height of significant interference zone increases, layer resistance coefficient decreases firstly and then increases under different yaw angles. Maximum means and mean square error (MSE) of radial displacement under different yaw angles all occur at circumferential $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ of the tower. The maximum bending moment at tower bottom is at circumferential $20^{\circ}$. When the yaw angle is $0^{\circ}$, the maximum downwind displacement responses of different blades are higher than 2.7 m. With the increase of yaw angle, MSEs of radial displacement at tower top, downwind displacement of blades, internal force at blade roots all decrease gradually, while the critical wind speed decreases firstly and then increases and finally decreases. The comprehensive analysis shows that the worst aerodynamic performance and wind-induced response of the wind turbine system are achieved when the yaw angle is $0^{\circ}$, whereas the worst stability performance and ultimate bearing capacity are achieved when the yaw angle is $45^{\circ}$.
Rahmanto, R. Hengki;Choe, Gwang-Hwan;Go, Dong-Gyun
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2008.11a
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pp.96-102
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2008
For centuries now, wind tunnels have been a key element in scientific research in a number of fields. Experimenting with racecars, airplanes, weather patterns, birds, and various other areas has been made much easier because of its development. In the racing field, for example, the information gathered from this testing can mean the difference between winning and losing a race. Weather simulations can also provide valuable information regarding building stability and safety. This has become very important when designing buildings today. Valuable information concerning bird flight has also been collected based on wind tunnel testing. Wind tunnels have a variety of important uses in the world today. Wind tunnel that used here is an open loop low speed wind tunnel. The fundamental principles of this tunnel is moving the air using exhaust fan In the rear side, and placing the cube in the external balance system which used to measure the working force. This experiment is using 50mm cube of finished wood. From this experiment we can get Drag Force (FD), The Reynolds Number (Re) and The Coefficient of Brae (CD).
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.61
no.1
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pp.75-83
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2019
Fruit bagging is a traditional way to produce high-quality fruit and to prevent damage from insects and diseases. Growing pears by non-bagging is concerned about the damage from insect, it can be controlled by installing a insect net facility. Wind load should be considered to design the insect net facility because it has the risk of collapse due to the strong wind. So we carried out wind tunnel test for measurement of drag force, where the insect net with porosity about 65% is selected as an experimental subject. As a result of the test, drag force was measured to be 244.14 N when insect net area and wind speed are $1m^2$ and 22.7 m/s respectively. And, drag coefficients for the insect net were found to be about 0.55~0.57, which may be used as the preliminary data to design the insect net facilities at the orchard.
Numerical simulations are made to predict the axial force coefficients of a two-stage launch vehicle, and the results are compared with those by wind tunnel tests. It is found that the forebody axial force is not affected by whether the base of the body is modeled or not. Modeling the sting support used in wind tunnel tests reduced the base axial force compared to the results without it. The present calculation shows that the forebody axial forces are underestimated while the base axial forces are overestimated. The total axial force, therefore, compares with the experimental data with better accuracy by cancelling out the errors of opposite signs. Modeling of the sting support in numerical simulations is found to be necessary to get a better agreement with the experiments for both base and overall axial force coefficients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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