The model production for large-scale (lateral length ≥ 2.0 m) capillary barrier (CB) model tests is time and cost-intensive. To address these limitations, the framework of a small-scale CB (SSCB) model test under the lateral no-flow condition has been established. In this study, to validate the experimental methodology of the SSCB model test, a series of seepage analyses on the SSCB model test and engineered slopes in the same and additional test conditions was performed. First, the seepage behavior and diversion length (LD) of the CB system were investigated under three rainfall conditions. In the seepage analysis for the engineered slopes with different slope angles and sand layer thicknesses, the LD increased with the increase in the slope angle and sand layer thickness, although the increase rate of the LD with the sand layer thickness exhibited an upper limit. The LD values from the seepage analysis agreed well with the results estimated from the laboratory SSCB mode test. Therefore, it can be concluded that the experimental methodology of the SSCB model test is one of the promising alternatives to efficiently evaluate the water-shielding performance of the CB system for an engineered slope.
Large-scale High Temperature Superconducting (HTS) wind power generators suffer from high electromagnetic force and high torque due to their high current density and low rotational speed. Therefore, the torque and Lorentz force of HTS wind power generators should be carefully investigated. In this paper, we proposed a Performance Evaluation System (PES) to physically test the structural stability of HTS coils with high torque before fabricating the generator. The PES is composed of the part of a pole-pair of the HTS generator for estimating the characteristic of the HTS coil. The 10 MW HTS generator and PES were analyzed using a 3D finite element method software. The performance of the HTS coil was evaluated by comparing the magnetic field distributions, the output power, and torque values of the 10 MW HTS generator and the PES. The magnetic flux densities, output power, and torque values of the HTS coils in the PES were the same as a pole-pair of the 10 MW HTS generator. Therefore, the PES-based evaluation method proposed in this paper can be used to estimate the critical characteristics of the HTS generator under high magnetic field and high torque before manufacturing the HTS wind turbines. These results will be used effectively to research and manufacture large-scale HTS wind turbine generators.
Large spatial structures can not easily predict the dynamic behavior due to the lack of construction and design practices. The spatial structures are generally analyzed through the numerical simulation and experimental test in order to investigate the seismic response of large spatial structures. In the case of analysis for seismic response of large spatial structure, the many studies by the numerical analysis was carried out, researches by the shaking table test are very rare. In this study, a shaking table test of a small-scale arch structure was conducted and the dynamic characteristics of arch structure are analyzed. And the dynamic characteristics of arch structures are investigated according to the various column cross-section and length. It is found that the natural vibration periods of the small-scaled arch structure that have large column stiffness are very similar to the natural vibration period of the non-column arch structure. And in case of arch structure with large column stiffness, primary natural frequency period by numerical analysis is very similar to the primary natural frequency period of by shaking table test. These are because the dynamic characteristics of the roof structure are affected by the column stiffness of the spatial structure.
A new inflow turbulence generation method and a combined dynamic SGS model recently developed by the authors were applied to evaluate the wind effects on 508 m high Taipei 101 Tower. Unlike the majority of the past studies on large eddy simulation (LES) of wind effects on tall buildings, the present numerical simulations were conducted for the full-scale tall building with Reynolds number greater than $10^8$. The inflow turbulent flow field was generated based on the new method called discretizing and synthesizing of random flow generation technique (DSRFG) with a prominent feature that the generated wind velocity fluctuations satisfy any target spectrum and target profiles of turbulence intensity and turbulence integral length scale. The new dynamic SGS model takes both advantages of one-equation SGS model and a dynamic production term without test-filtering operation, which is particular suitable to relative coarse grid situations and high Reynolds number flows. The results of comparative investigations with and without generation of inflow turbulence show that: (1) proper simulation of an inflow turbulent field is essential in accurate evaluation of dynamic wind loads on a tall building and the prescribed inflow turbulence characteristics can be adequately imposed on the inflow boundary by the DSRFG method; (2) the DSRFG can generate a large number of random vortex-like patterns in oncoming flow, leading to good agreements of both mean and dynamic forces with wind tunnel test results; (3) The dynamic mechanism of the adopted SGS model behaves adequately in the present LES and its integration with the DSRFG technique can provide satisfactory predictions of the wind effects on the super-tall building.
In order to investigate cavitation performance for the azimuth thruster in Large Cavitation Tunnel (LCT), the cavitation test apparatus was designed and manufactured. Generally the model scale is determined by the pod dynamometer with about 70mm diameter. Recently as ships with azimuth thruster have become bigger, the problem of the model ship installation was occurred. The model ship with pod dynamometer couldn't be installed in the LCT test section. The cavitation test apparatus and technique which can conduct the cavitation test without pod dynamometer were developed. The cavitation tests were conducted in torque identity method instead of thrust identity method. The target ship with azimuth thruster is 18K LNG bunkering vessel. As the full-scale ship test was conducted, the model cavitation tests were conducted at the same operating conditions. The fluctuating pressure levels of the full-scale ship were compared to those of the model tests. Another model cavitation test was conducted in the foreign institute and the cavitation observation results were compared to those of LCT. Through the comparison with the existing results, it is thought that the cavitation test for the azimuth thruster can be conducted in torque identity method.
본 논문은 하천 제방의 침투방지공법으로 일본 미쓰야마 하천 국도 사무소에서 제시한 월륜 공법에 대한 효용성을 연구한 것으로, Hydraulic well의 현장 적용성과 시공성 개선, 침투압 분포 특성을 파악하기 위하여 대형 제방실험과 침투 해석을 수행하였다. 대형제방실험의 방법은 제외지 수위를 재현하여 제방을 포화시킨 후 제방의 간극수압계 변화를 감지, hydraulic well의 내부 수위를 0.1 m ~ 0.7m로 변화하고 이때 간극수압계를 통해 측정된 간극수압을 비교하여 침투압의 변화를 확인하였다. 대형 제방실험은 hydraulic well의 설치 지점에 따라 두 가지 방법으로 수행하였다. 대형 제방실험결과, hydraulic well의 내부 수위 변화에 따라 최대 37%의 침투압 저감 현상이 발생하는 것으로 평가되었다. 대형 제방실험과 침투 해석의 간극수압을 비교한 결과 거의 유사한 경향이 나타났다. hydraulic well의 내부 수위 변화와 산정된 간극수압의 변화도 비슷한 양상을 보였으나, 심도가 깊어짐에 따라 대형 제방실험결과보다 침투 해석의 간극수압이 더 크게 산정되었다.
The objective of the study is to evaluate the feasibility of the dynamic behavior of slope through both 1 g shaking table test and numerical analysis. Accelerometers were installed in the slope model with different types of seismic waves. The numerical analysis (ABAQUS and DEEPSOIL) was used to simulate 1 g shaking table test at infinite boundary. Similar Acceleration-time history, Spectral acceleration (SA) and Spectral acceleration amplification factor (Fa) were obtained, which verified the feasibility of modeling using ABAQUS and DEEPSOIL under the same size. The influence of the size (1, 2, 5, 10 and 20 times larger than that used in the 1 g shaking table test) of the model used in the numerical analysis were extensively investigated. According to the similitude law, ABAQUS was used to analyze the dynamic behavior of large-scale slope model. The 5% Damping Spectral acceleration (SA) and Spectral acceleration amplification factor (Fa) at the same proportional positions were compared. Based on the comparison of numerical analyses and 1 g shaking table tests, it was found that the 1 g shaking table test result can be utilized to predict the dynamic behavior of the real scale slope through numerical analysis.
Park, Jin-Kyu;Tameda, Kazuo;Higuchi, Sotaro;Lee, Nam-Hoon
Environmental Engineering Research
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제22권4호
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pp.339-346
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2017
The objective of this study is the evaluation of the performance of a large-scale respirometer (LSR) of 17.7 L in the determination of the methane generation rate constant (k) values. To achieve this objective, a comparison between anaerobic (GB21) and LSR tests was conducted. The data were modeled using a linear function, and the resulting correlation coefficient ($R^2$) of the linear regression is 0.91. This result shows that despite the aerobic conditions, the biodegradability values that were obtained from the LSR test produced results that are similar to those from the GB21 test. In this respect, the LSR test can be an indicator of the anaerobic biodegradability for landfill waste. In addition, the results show the high repeatability of the tests with an average coefficient of variance (CV) that is lower than 10%; furthermore, the CV for the LSR is lower than that of the GB21, which indicates that the LSR-test method could provide a better representation of waste samples. Therefore, the LSR method allows for both the prediction of the long-term biodegradation potential in a shorter length of time and the reduction of the sampling errors that are caused by the heterogeneity of waste samples. The k values are $0.156y^{-1}$ and $0.127y^{-1}$ for the cumulative biogas production (GB21) and the cumulative oxygen uptake for the LSR, respectively.
The wind tunnel test of large-scale sectional model and computational fluid dynamics (CFD) are employed for the purpose of studying the aerodynamic appendices and mechanism on suppression for the vortex-induced vibration (VIV). This paper takes the HongKong-Zhuhai-Macao Bridge as an example to conduct the wind tunnel test of large-scale sectional model. The results of wind tunnel test show that it is the crash barrier that induces the vertical VIV. CFD numerical simulation results show that the distance between the curb and crash barrier is not long enough to accelerate the flow velocity between them, resulting in an approximate stagnation region forming behind those two, where the continuous vortex-shedding occurs, giving rise to the vertical VIV in the end. According to the above, 3 types of wind fairing (trapezoidal, airfoil and smaller airfoil) are proposed to accelerate the flow velocity between the crash barrier and curb in order to avoid the continuous vortex-shedding. Both of the CFD numerical simulation and the velocity field measurement show that the flow velocity of all the measuring points in case of the section with airfoil wind fairing, can be increased greatly compared to the results of original section, and the energy is reduced considerably at the natural frequency, indicating that the wind fairing do accelerate the flow velocity behind the crash barrier. Wind tunnel tests in case of the sections with three different countermeasures mentioned above are conducted and the results compared with the original section show that all the three different countermeasures can be used to control VIV to varying degrees.
Kim, Hyung-Jun;Lee, Jae-Sung;Kim, Heung-Youl;Cho, Bong-Ho;Xi, Yunping;Kwon, Ki-Hyuck
Steel and Composite Structures
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제15권1호
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pp.103-130
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2013
Fire performance and fire safety of high-rise buildings have become major concerns after the disasters of World Trade Center in the U.S. in 2001 and Windsor tower in Spain in 2005. Performance based design (PBD) approaches have been considered as a better method for fire resistance design of structures because it is capable of incorporating test results of most recent fire resistance technologies. However, there is a difficulty to evaluate fireproof performance of large structures, which have multiple structural members such as columns, slabs, and walls. The difficulty is mainly due to the limitation in the testing equipment, such as size of furnace that can be used to carry out fire tests with existing criteria like ISO 834, BS 476, and KS F 2257. In the present research, a large scale calorie meter (10 MW) was used to conduct three full scale fire tests on medical modular blocks. Average fire load of 13.99 $kg/m^2$ was used in the first test. In the second test, the weighting coefficient of 3.5 (the fire load of 50 $kg/m^2$) was used to simulate the worst fire scenario. The flashover of the medical modular block occurred at 62 minutes in the first test and 12 minutes in the second test. The heat resistance capacity of the external wall, the temperatures and deformations of the structural members satisfied the requirements of fire resistance performance of 90 minutes burning period. The total heat loads and the heat values for each test are calculated by theoretical equations. The duration of burning was predicted. The predicted results were compared with the test results, and they agree quite well.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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