As is known to all that the output of wind power generation has a character of randomness and volatility because of the influence of natural environment conditions. At present, the research of wind power prediction mainly focuses on point forecasting, which can hardly describe its uncertainty, leading to the fact that its application in practice is low. In this paper, a wind power range prediction model based on the multiple output property of BP neural network is built, and the optimization criterion considering the information of predicted intervals is proposed. Then, improved Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to optimize the model. The simulation results of a practical example show that the proposed wind power range prediction model can effectively forecast the output power interval, and provide power grid dispatcher with decision.
In this paper, damage assessment in wind-turbine towers using vibration-based artificial neural networks (ANNs) is numerically investigated. At first, a vibration-based ANNs algorithm is designed for damage detection in a wind turbine tower. The ANNs architecture consists of an input, an output, and hidden layers. Modal parameters of the wind turbine tower such as mode shapes and frequencies are utilized as the input and the output layer composes of element stiffness indices. Next, the finite element model of a real wind-turbine tower is established as the test structure. The natural frequencies and mode shapes of the test structure are computed under various damage cases of single and multiple damages to generate training patterns. Finally, the ANNs are trained using the generated training patterns and employed to detect damaged elements and severities in the test structure.
Articulated towers are one of the class of compliant offshore structures that freely oscillates with wind and waves, as they are designed to have low natural frequency than ocean waves. The present study deals with the dynamic response of a double-pendulum articulated tower under hydrodynamic and aerodynamic loads. The wind field is simulated by two approaches, namely, single-point and multiple-point. Nonlinearities such as instantaneous tower orientation, variable added mass, fluctuating buoyancy, and geometrical nonlinearities are duly considered in the analysis. Hamilton's principle is used to derive the nonlinear equations of motion (EOM). The EOM is solved in the time domain by using the Wilson-θ method. The maximum, minimum, mean, and standard deviation and salient power spectral density functions (PSDF) of deck displacement, bending moment, and central hinge shear are drawn for high and moderate sea states. The outcome of the analyses shows that tower response under multiple-point wind-field simulation results in lower responses when compared to that of single-point simulation.
Ten-year AVHRR sea surface temperature data obtained in the Yellow Sea are put into EOF analyses. Temperature variation is predominated by the first mode which is associated with the seasonal fluctuation of temperature with annual range decreasing with the bottom depth. Since such a strong annual signal may mask the upwind or downwind flows occurring intermittently during the winter, only the data obtained during this season are put into EOF analyses. Every winter shows similar results. The first mode, explaining more than 90% of total variance, appears to be a part of the seasonal variation of temperature mentioned above. In the second mode, the time coefficient is well correlated with northerly winds to which the responses of the trough and shallow coastal areas are opposite to each other. A simple theoretical consideration suggests the following physical explanation: The northerly wind stress anomaly creates an upwind (downwind) flow over the trough (coastal) areas, which then induces a temperature increase (decrease) by advection of heat, and vice versa for the southerly wind stress anomaly. Hence, this paper provides further evidence of the intermittent upwind or downwind flows occurring in the Yellow Sea every winter.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.2
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pp.226-232
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2011
In this study, an optimized design of a triaxial load cell has been developed by the use of finite element analysis, design of experiment and response surface method. The developed optimal design was further validated by both stress-strain analysis and natural vibration analysis under an applied load of 30 kgf. When vertical, horizontal, and axial loads of 30 kgf were applied to the load cell with the optimal design, the calculated strains were satisfied with the required strain range of $500{\times}10^{-6}{\pm}10%$. The natural vibration analysis exhibited that the fundamental natural frequency of the optimally designed load cell was 5.56 kHz and higher enough than a maximum frequency of 0.17 kHz which can be applied to the load cell for wind-tunnel tests. The satisfactory sensitivity in all triaxial directions also suggests that the currently proposed design of the triaxial load cell enables accurate measurements of the multi-axial forces in wind-tunnel tests.
The mass flow rates and performance of natural smoke ventilators in high-rise buildings with 40, 80, 120 stories were evaluated using CONTAMW tool. The results showed that only limited part of smoke ventilators can have positive exhaust flow in high-rise buildings due to stack effect and wind velocities. In the higher story buildings larger stack effect can overcome outside strong wind effect to give more ventilation performance. The air tightness of the building have strong effect on the exhaust performance of the ventilators to give lower performance with loose air tightness of the exterior walls.
High-rise apartments have a problem using natural ventilation because of the strong outdoor wind velocity. Conventional high-rise apartments have adopted mechanical ventilation systems to maintain the indoor air quality. However, it leads to the overuse of electricity and the sick house syndrome. Double-skin facade is the alternative for the high-rise building to use natural ventilation and this study is focused on the performance of the box-window, which is a kind of double-skin facades. Indoor wind velocity and HCHO concentrations are analyzed with three types of box-windows: the diagonal type, parallel type and perpendicular type. The airflow is simulated by computational fluid dynamics program. Box-windows reduce the maximum value of indoor wind velocity about 50% compared with the single window and the HCHO concentrations do not have the big difference. Box-windows could be the alternative to enhance the use of the natural ventilation and indoor air quality of the high-rise apartment.
Ryu, Moo Sung;Lee, Jun Shin;Lee, Jong Hwa;Seo, Yun Ho
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.8
no.1
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pp.31-36
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2022
This paper presents the measuring process of dynamic properties of offshore wind power foundation and provides consideration of each step. This Guideline enables to maintain consistent measuring procedure and therefore increase the reliability of test results. Small scaled suction bucket foundation was fabricated to represent the commercial support structure installation mechanism and two cases(free-free, free-fixed) of dynamic tests were performed at workshop. From the tests, the importance of dynamic properties of connection part between suction bucket and tower was figured out. More over, types and configuration of measuring devices are recommended which can help find the natural frequency of wind turbine foundation correctly. In field test, it was found that the natural frequency of suction bucket foundation was increased linearly with the penetration depth due to the confining effect of ambient soil. Meanwhile, it was not easy to get an enough excitation force with normal impact hammer because the N.F of suction bucket model was in the lower range of 0 Hz ~ 5 Hz. Therefore, new excitation method which has enough force and can excite lower frequency range was devised. This study will help develop safety check procedure of suction bucket foundation in field at each installation stage using the N.F measurement.
This study aims to evaluate the dynamic responses of the jacket-type offshore wind turbine using FAST software (Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence). A systematic series of simulation cases of a 5 MW jacket-type offshore wind turbine, including wind-only, wave-only, wind & wave load cases are conducted. The dynamic responses of the wind turbine structure are obtained, including the structure displacement, rotor speed, thrust force, nacelle acceleration, bending moment at the tower bottom, and shear force on the jacket leg. The calculated time-domain results are transformed to frequency domain results using FFT and the environmental load with more impact on each dynamic response is identified. It is confirmed that the dynamic displacements of the wind turbine are dominant in the wave frequency under the incident wave alone condition, and the rotor thrust, nacelle acceleration, and bending moment at the bottom of the tower exhibit high responses in the natural frequency band of the wind turbine. In the wind only condition, all responses except the vertical displacement of the wind turbine are dominant at three times the rotor rotation frequency (considering the number of blades) generated by the wind. In a combined external force with wind and waves, it was observed that the horizontal displacement is dominant by the wind load. Additionally, the bending moment on the tower base is highly affected by the wind. The shear force of the jacket leg is basically influenced by the wave loads, but it can be affected by both the wind and wave loads especially under the turbulent wind and irregular wave conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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