In order to estimate a yacht sail performance, measuring system of aerodynamic forces acting on the yacht sail is constructed and experiments of flexible model sail are carried out at the medium-size subsonic wind tunnel of Chungnam National University. Experimental results for a flexible sail are compared with experimental and numerical results of fixed shape sail. In case of a fixed shape sail, lift and drag coefficients are rarely changed at all velocity conditions. However, those of the flexible sail are decreased as the incoming velocity is increased. These are understandably resulted from shape variations due to the flexible material. Therefore aero-elastic similarity should be more carefully considered in the model test rather than other similarities.
Stereoscopic PIV measurements were made in the wind tunnel with the actual size waterjet model. The main wind tunnel provides the vehicle velocity while the secondary wind tunnel adjusts the jet issuing velocity. Experiments were performed at the range of jet to vehicle velocity ratio (JVR), 3.75 to 8.0 and the Reynolds number of 220,000 based on the jet velocity and the hydraulic diameter of the waterjet intake duct. Wall pressure distributions were measured for various JVRs. Three dimensional velocity fields were obtained at the inlet and outlet of the intake duct. It is found that severe acceleration is occurred at the lip region while deceleration is noticeable at the ramp side. The detailed three dimensional velocity fields can be used as the accurate velocity input for the CFD simulation. It is interesting to note that there are many different types of vortices in the instantaneous velocity field. It can be considered that those vortices are generated by the corner of rectangular section of the intake and Gortler vortices due to the curved wall. However, typical secondary flow with a pair of counter rotating vortex pair is clearly seen in the ensemble averaged velocity field.
A numerical analysis method for predicting aerodynamic noise at inter-coach space of high-speed trains, validated by wind-tunnel experiments for limited speed range, is proposed. The wind-tunnel testing measurements of the train aerodynamic sound pressure level for the new generation Korean high-speed train have suggested that the inter-coach space aerodynamic noise varies approximately to the 7.7th power of the train speed. The observed high sensitivity serves as a motivation for the present investigation on elucidating the characteristics of noise emission at inter-coach space. As train speed increases, the effect of turbulent flows and vortex shedding is amplified, with concomitant increase in the aerodynamic noise. The turbulent flow field analysis demonstrates that vortex formation indeed causes generation of aerodynamic sound. For validation, numerical simulation and wind tunnel measurements are performed under identical conditions. The results show close correlation between the numerically derived and measured values, and with some adjustment, the results are found to be in good agreement. Thus validated, the numerical analysis procedure is applied to predict the aerodynamic noise level at inter-coach space. As the train gains speed, numerical simulation predicts increase in the overall aerodynamic sound emission level accompanied by an upward shift in the main frequency components of the sound. A contour mapping of the aerodynamic sound for the region enclosing the inter-coach space is presented.
이 논문은 전투기나 미사일 등의 전면부에서 음속이상의 속도로 날아갈 때 발생하는 충격파의 각도와 영향을 수치데이터와 비교한 논문이다. 서울대학교 초음속풍동을 이용하여 원뿔형 모델에 대해서 마하수를 다르게 하여 충격파의 위치와 크기를 측정하여 보았다. 마하수 2.0, 3.0, 그리고 3.8에 대해서 실험을 수행했다. 그 결과 충격파의 위치와 크기는 실험의 속도, 받음각, 사이드 슬립각에 따라서 다르고 때에 따라 blockage effect가 발생한다는 것을 확인했다.
It has long been studied about the flow around bluff bodies, but the effect of aspect ratio on the sharp-edged bodies in thick turbulent boundary layers is still argued. The author investigates the flow characteristics around a series of rectangular bodies ($40^d{\times}80^w{\times}80^h$, $80^d{\times}80^w{\times}80^h$ and $160^d{\times}80^w{\times}80^h$ in mm) placed in a deep turbulent boundary layer. The study is aiming to identify the extant Reynolds number independence of the rectangular bodies and furthermore understand the surface pressure distribution around the bodies such as the suction pressure in the leading edge, when the shape of bodies is changed, responsible for producing extreme suction pressures around the bluff bodies. The experiments are carried out at three different Reynolds numbers, based on the velocity U at the body height h, of 24,000, 46,000 and 67,000, and large enough that the mean boundary layer flow is effectively Reynolds number independent. The experiment includes wind tunnel work with the velocity and surface pressure measurements. The results show that the generation of the deep turbulent boundary layer in the wind tunnel and the surface pressure around the bodies were all independent of Reynolds number and the longitudinal length, but highly dependent of the transverse width.
In recent years, high-strength, light-weight materials have been widely used in the construction of high-rise buildings. Such structures generally have flexible, low-damping characteristics. Consequently, wind-induced oscillation greatly affects the structural safety and the comfort of the building's occupants. In this research, wind tunnel experiments were carried out to study the wind-induced vibration of a building with a tuned liquid column damper (TLCD). Then, a model for predicting the aerodynamic response in the across-wind direction was generated. Finally, a computing procedure was developed for the analytical modeling of the structural oscillation in a building with a TLCD under the wind load. The model agrees substantially with the experimental results. Therefore, it may be used to accurately calculate the structural response. Results from this investigation show that the TLCD is more advantageous for reducing the across-wind vibration than the along-wind oscillation. When the across-wind aerodynamic effects are considered, the TLCD more effectively controls the aerodynamic response. Moreover, it is also more useful in suppressing the acceleration than the displacement in biaxial directions. As s result, TLCDs are effective devices for reducing the wind-induced vibration in buildings. Parametric studies have also been conducted to evaluate the effectiveness of the TLCD in suppressing the structural oscillation. This study may help engineers to more correctly predict the aerodynamic response of high-rise buildings as well as select the most appropriate TLCDs for reducing the structural vibration under the wind load. It may also improve the understanding of wind-structure interactions and wind resistant designs for high-rise buildings.
In this study, the enhancement of the conventional Savonius wind rotor performance with extension plate has been investigated experimentally and numerically. Experimental models used in the study have been produced with 3D (three dimensional) printing, which is one of the rapid prototyping techniques. Experiments of produced Savonius wind rotor models have been carried out in a wind tunnel. CFD (Computational Fluid Dynamics) analyses have been performed under the same experimental conditions to ensure that experiments and numerical analyses are supported to each other. An additional extension plate has been used in order to enhance the performance of the conventional Savonius wind rotor with a gap distance between blades. It can be called modified Savonius rotor or Savonius rotor with built-in extension plate. Thus, the performance of the rotor has been enhanced without using additional equipment other than the rotor itself. Numerical and experimental analyses of Savonius wind rotor models with extension plate have been carried out under predetermined boundary conditions. It has been found that the power coefficient of the modified Savonius rotor is increased about 15% according to the conventional Savonius rotor.
본 논문에서는 고정된 전선과 원형 실린더에 부착되는 icing 으로 인해 발생되는 하중(icing의 무게 및 풍하중)에 관한 실험을 수행하고 그 결과를 수록하였다. 실험은 이동 가능한 풍동을 이용하여 냉동실 실험과 실혼 실험으로 구분하여 실시하였다. 냉동실 실험에서는 icing으로 인한 하중의 시간적 변화를 측정하였으며, 실온 실험에서는 특제작한 icing 모형을 이용하여 풍속 변화에 따른 풍하중 변동을 측정하였다.
The physical infrastructure of the power systems, including the high-voltage transmission towers and lines as well as the poles and wires for power distribution at a lower voltage level, is critical for the resilience of the community since the failures or nonfunctioning of these structures could introduce large area power outages under the extreme weather events. In the current engineering practices, single circuit lattice steel towers linked by transmission lines are widely used to form power transmission systems. After years of service and continues interactions with natural and built environment, progressive damages accumulate at various structural details and could gradually change the structural performance. This study is to evaluate the typical existing transmission tower-line system subjected to synoptic winds (atmospheric boundary layer winds). Effects from the possible corrosion penetration on the structural members of the transmission towers and the aerodynamic damping force on the conductors are evaluated. However, corrosion in connections is not included. Meanwhile, corrosion on the structural members is assumed to be evenly distributed. Wind loads are calculated based on the codes used for synoptic winds and the wind tunnel experiments were carried out to obtain the drag coefficients for different panels of the transmission towers as well as for the transmission lines. Sensitivity analysis is carried out based upon the incremental dynamic analysis (IDA) to evaluate the structural capacity of the transmission tower-line system for different corrosion and loading conditions. Meanwhile, extreme value analysis is also performed to further estimate the short-term extreme response of the transmission tower-line system.
A new type of bridge deck section consisting of four-box decks, two side decks for vehicular traffic lanes and two middle decks for railway traffic, has been experimentally investigated for determining its aerodynamic properties. The eight flutter derivatives were determined by the Iterative Least Squares (ILS) method for this new type of four-box deck model, with two windshields of 30 mm and 50 mm height respectively. Wind tunnel experiments were performed for angles of attack α = ±6°, ±4°, ±2° and 0° and Re numbers of 4.85×105 to 6.06×105 and it was found that the four-box deck with the 50 mm windshields had a better aerodynamic performance. Also, the results showed that the installation of the windshields reduced the values of the lift coefficient CL for the negative angles attack in the range of -6° to 0°, but the drag coefficient CD increased in the positive angle of attack range. However, galloping instability was not encountered for the tested reduced wind speeds, of up to 9.8. The aerodynamic force coefficients and the flutter derivatives for the four-box deck model were consistent with the results reported for the Messina triple-box bridge deck, but were different from those reported for the twin-box bridge decks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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