The characteristics of the circular arc shaped multi-blade windmil are investigatedl. The prototypical windmill was tested in the laboratory at wind tunnel speeds of 5.5, 9.4m/s. and the model windmill was also tested in the laboratory, The power and torque coefficients were studied as functions of the blade section, the aspect ratio for blade diameter and windmill radius(M = 0.3, 0.5, 0.7), the number of blades and finally the tip-speed ratio. The analysis of the experimental results for the model windmill showed that there is the highest revolutions per minute(R.P.M) at the circular arc shaped multi-blade windmill having the blade number 10, aspect ratio(M = 0.7). and the results for the prototypical windmill showed that the power coefficient increased to a maximum value and then decreased again with an increase in the tip speed ratio, while the torque coefficient decreased directly with an increase in the tip speed ratio Finally, the experimental results were compared with the Savonius blade. the maximum power coefficient for the arc shaped blade was greater than for the Savonius blade and occured at a lower tip speed ratio.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.9
no.4
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pp.21-28
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2009
Most of domestic shipyards are located at coastal regions which are affected by typhoons nearly every year. For effectiveness of shipbuilding, shipyards contain many facilities which are light-weighted and affected dominantly by wind. In the present paper, we analyze various wind fields over a shipyard including surrounding topology and structures to evaluate the structural safety of the facilities posed in the strong wind. Extreme wind speed for a study region was estimated by typhoon Monte Carlo simulation and then used for inlet wind speed for CFD analysis for wind load on the facilities. Considering geometrical wind effects, we assess the surface pressure of the elements as the pressure factor, the ratio of surface pressure to dynamic pressure. The results show that the simulated wind speed is greater than the design wind speed for the some facilities because of the shipyard's geometry. It also shows that surrounding topography in coastal area is needed to be considered and adjustment for design wind speed at wind load standard application is necessary for mooring ship and industry facilities.
Dongmei, Huang;Xue, Zhu;Shiqing, He;Xuhui, He;Hua, He
Wind and Structures
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v.24
no.5
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pp.501-528
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2017
In this work, wind tunnel tests of pressure measurements are carried out to assess the global aerodynamic interference factors, the local wind pressure interference factors, and the local lift spectra of an square high-rise building interfered by an identical cross-sections but lower height building arranged in various relative positions. The results show that, when the interfering building is located in an area of oblique upstream, the RMS of the along-wind, across-wind, and torsional aerodynamic forces on the test building increase significantly, and when it is located to a side, the mean across-wind and torsional aerodynamic forces increase; In addition, when the interfering building is located upstream or staggered upstream, the mean wind pressures on the sheltered windward side turn form positive to negative and with a maximum absolute value of up to 1.75 times, and the fluctuating wind pressures on the sheltered windward side and leading edge of the side increase significantly with decreasing spacing ratio (up to a maximum of 3.5 times). When it is located to a side, the mean and fluctuating wind pressures on the leading edge of inner side are significantly increased. The three-dimensional flow around a slightly-shorter disturbing building has a great effect on the average and fluctuating wind pressures on the windward or cross-wind faces. When the disturbing building is near to the test building, the vortex shedding peak in the lift spectra decreases and there are no obvious signs of periodicity, however, the energies of the high frequency components undergo an obvious increase.
This study summarizes basic results on the characteristics of mean wind pressure distribution on rectangular low-rise buildings with various breadths and depths through simultaneous multi-point wind pressure test. 5 types of rectangular wind pressure test models with various breadths and depths have been made for this study. Wind pressure tests are conducted on the Boundary Layer Wind Tunnel at Kumoh National Institute of Technology. The characteristics of mean wind pressure distribution with respect to various breadths and depths of low-rise buildings are analyzed into windward face, leeward face and side faces of building. From the results, new wind pressure coefficients and simplified wind load estimating formula for the resonable design of the structural frames of low-rise building were proposed.
As concrete wind-turbine towers are increasingly being used in wind-farm construction, there is a growing need to understand the behavior of concrete wind-turbine towers. In particular, experimental evaluations of concrete wind-turbine towers are necessary to demonstrate the dynamic characteristics and load-carrying capacity of such towers. This paper describes a model test of a prestressed concrete wind-turbine tower that examines the dynamic characteristics and load-carrying performance of the tower. Additionally, a numerical model is presented and used to verify the design approach. The test results indicate that the first natural frequency of the prestressed concrete wind turbine tower is 0.395 Hz which lies between frequencies 1P and 3P (0.25-0.51 Hz). The damper ratio is 3.3%. The maximum concrete compression stresses are less than the concrete design compression strength, the maximum tensile stresses are less than zero and the prestressed strand stresses are less than the design strength under both the serviceability and ultimate limit state loads. The maximum displacement of the tower top are 331 mm and 648 mm for the serviceability limit state and ultimate limit state, respectively, which is less than L/100 = 1000 mm. Compared with traditional tall wind-turbine steel towers, the prestressed concrete tower has better material damping properties, potential lower maintenance cost, and lower construction costs. Thus, the prestressed concrete wind-turbine tower could be an innovative engineering solution for multi-megawatt wind turbine towers, in particular those that are taller than 100 m.
To investigate the non-Gaussian feature of fluctuating wind pressures on rectangular high-rise buildings, wind tunnel tests were conducted on scale models with side ratios ranging from 1/9~9 in an open exposure for various wind directions. The high-order statistical moments, time histories, probability density distributions, and peak factors of pressure fluctuations are analyzed. The mixed normal-Weibull distribution, Gumbel-Weibull distribution, and lognormal-Weibull distribution are adopted to fit the probability density distribution of different non-Gaussian wind pressures. Zones of Gaussian and non-Gaussian are classified for rectangular buildings with various side ratios. The results indicate that on the side wall, the non-Gaussian wind pressures are related to the distance from the leading edge. Apart from the non-Gaussianity in the separated flow regions noted by some literature, wind pressures behind the area where reattachment happens present non-Gaussian nature as well. There is a new probability density distribution type of non-Gaussian wind pressure which has both long positive and negative tail found behind the reattachment regions. The correlation coefficient of wind pressures is proved to reflect the non-Gaussianity and a new method to estimate the mean reattachment length of rectangular high-rise building side wall is proposed by evaluating the correlation coefficient. For rectangular high-rise buildings, the mean reattachment length calculated by the correlation coefficient method along the height changes in a parabolic shape. Distributions of Gaussian and non-Gaussian wind pressures vary with side ratios. It is inappropriate to estimate the extreme loads of wind pressures using a fixed peak factor. The trend of the peak factor with side ratios on different walls is given.
Insulating glass units (IGUs) have been widely used in buildings in recent years due to their superior thermal insulation performance. However, because of the panel reciprocating motion and fatigue deterioration of sealants under long-term wind loads, many IGUs have the problem of early failure of watertight properties in real usage. This study aimed to propose a statistical method for wind-induced deflection of IGU panels during the whole life service period, for further precise analysis of the accumulated fatigue damage at the sealed part of the edge bond. By the estimation of the wind occurrence regularity based on wind pressure return period, the events of each wind speed interval during the whole life were obtained for the IGUs at 50m height in Beijing, which are in good agreement with the measured data. Also, the wind-induced deflection analysis method of IGUs based on the formula of airspace coefficient was proposed and verified as an improvement of the original stiffness distribution method with the average relative error compared to the test being about 3% or less. Combining the two methods above, the deformation of the outer and inner panes under wind loads during 30 years was precisely calculated, and the deflection and stress state at selected locations were obtained finally. The results show that the compression displacement at the secondary sealant under the maximum wind pressure is close to 0.3mm (strain 2.5%), and the IGUs are in tens of thousands of times the low amplitude tensile-compression cycle and several times to dozens of times the relatively high amplitude tensile-compression cycle environment. The approach proposed in this paper provides a basis for subsequent studies on the durability of IGUs and the wind-resistant behaviors of curtain wall structures.
Ultra High Performance Cementitious Composites with compressive strength 200MPa (UHPCC-200) is proposed for the structural design of super high hybrid wind turbine tower to gain durability, ductility and high strength design objectives. The minimal wall thickness is analyzed using basic bending and compression theory and is modified by a toque influence coefficient. Two cases of wall thickness combination of middle and bottom segment including varied ratio and constant ratio are considered within typical wall thickness dimension. Using nonlinear finite element analysis, the effects of wall thickness combinations with varied and constant ratio and prestress on the structural stress and lateral displacement are calculated and analyzed. The design limitation of the segmental wall thickness combinations is recommended.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.12
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pp.1163-1168
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2009
The power quality of wind energy becomes more and more important in connecting wind-farms to the grid, especially weak grid. This paper presents the simulation of a wind farm of a permanent magnet synchronous generator (PMSG) and a doubly fed induction generator (DFIG). Flicker mitigation is performed by using PMSG as a static synchronous compensator (STATCOM) to regulate the voltage at the point of common coupling (PCC). A benefit of the measure is that integrating two function of to control the active power flow and to reduce the voltage flicker in a wind farm. Simulation results show that controlling PMSG is an effective and economic measure in reducing the flicker during continuous operation of grid connected wind turbines regardless of short circuit capacity ratio, turbulence intensity and grid impedance angle.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.22
no.5
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pp.306-315
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2010
As developing the large-scale offshore wind farm is expected, the preliminary environmental impact assessment is very essential. In this study, the wave hindcast model is verified based on observed data at the coast around Wido which is among the candidate sites for developing the offshore wind farm. In addition, the effect of the wind turbine foundations on wave height is analyzed when total 35 wind turbines including monopile foundations of 5 m in diameter are installed. Calculation result of significant wave height is in good accord with observed data since the RMS error is 0.35 m. Moreover, it is found that the presence of the wind turbine foundations hardly affects wave height as wave damping ratio is less than 1%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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