A multi-MW wind turbine is a huge mechanical structure, of which the rotor diameter is more or less than 100 m. Rotor blades experience unsymmetric mechanical loads caused by the interaction of incoming wind with the tower and wind shear effect. These mechanical loads are transferred to the entire structure of the wind turbine and are known as the major reasons for shortening the life span of the wind turbine. Therefore, as the size of wind turbine gets bigger, the mitigation of mechanical loads becomes more important issue in wind turbine control system design. In this paper, a concept of an individual pitch control(IPC), which minimizes the mechanical loads of rotor blades, is introduced, and simulation results using IPC are discussed.
Eigenvalue analysis of a wind turbine system was investigated analytically. It is derived that the equations of motion of a tower and a blade are coupled by shear forces inter-connected by boundary conditions. The eigenvalues of the coupled system was calculated using Galerkin method and it is found that the system becomes unstable when the tower and blade modes are coalesced. Further, parameter studies for the eigenvalues were performed with respect to the rotating speed of a blade, nacelle mass, blade and tower densities.
In this paper, a study was conducted for the optimization through shear web of shape the Edison program in wind power blade. We measured the displacement and stress distribution through two optimization methods to select the model with the smallest displacement and stress values. Before running the analysis, We try to find the inflection point through the shear web of the model and then analyze by introducing the geometric nonlinearity. The first optimization variables are introduced by the pitch angle and three web shapes. Third model such a honeycomb structure is good way to get an advantage for bending test. According to a method of previous optimization, third model is chosen and then the thickness of the web and blade as a variable is introduced, it is extracted as a result of displacement and the maximum stress per mass.
Recently, post tension flat plate slab system is widely used for a new slab structural system. Slab-column connections may fail in brittle manner by punching shear. Flat plate slabs have been widely used for gravity load resisting system in buildings. Lateral resistance usually provided by shear walls or moment resisting frames. Since plat plates move together with lateral loading system during earthquake or wind, it is important to evaluate the gravity resistance under a drift experienced by lateral force resisting system during either design earthquake or wind. Thus, this study investigated post tension flat plate slab systems whether they have sufficient strength and deformability to resist gravity loads during specified drift levels. Experimental research was carried out.
The flow around two rectangular cylinders with aspect ratio of 0.5 in a tandem arrangement, was investigated using pressure measurements (in a wind tunnel) and flow visualizations (in a water tunnel) in the range of P/h from 0.6 to 4.0. Four flow patterns were identified, and processes of shear layers wrapping around, the shear layer reattachment, vortices wrapping around and vortices impingement, were observed. Mean and rms pressure distributions, flow visualizations and Strouhal numbers were presented and discussed. The paper revealed that the variations of Strouhal numbers were associated with the shear layers or vortex interference around two cylinders.
Keihani, Reza;Bahadori-Jahromi, Ali;Goodchild, Charles;Cashell, Katherine A.
Structural Engineering and Mechanics
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제76권1호
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pp.83-99
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2020
Shear walls are structural members in buildings that are used extensively in reinforced concrete frame buildings, and almost exclusively in the UK, regardless of whether or not they are actually required. In recent years, the UK construction industry, led by the Concrete Centre, has questioned the need for such structural elements in low to mid-rise reinforced concrete frame buildings. In this context, a typical modern, 5-storey residential building is studied, and its existing shear walls are replaced with columns as used elsewhere in the building. The aim is to investigate the impact of several design variables, including concrete grade, column size, column shape and slab thickness, on the building's structural performance, considering two punching shear limits (VEd/VRd,c), lateral drift and accelerations, to evaluate its maximum possible height under wind actions without the inclusion of shear walls. To facilitate this study, a numerical model has been developed using the ETABS software. The results demonstrate that the building examined does not require shear walls in the design and has no lateral displacement or acceleration issues. In fact, with further analysis, it is shown that a similar building could be constructed up to 13 and 16 storeys high for 2 and 2.5 punching shear ratios (VEd/VRd,c), respectively, with adequate serviceability and strength, without the need for shear walls, albeit with thicker columns.
해안사구는 해안사빈의 모래가 바람에 의해 운반 및 퇴적으로 형성되어 생태계 보전 및 자연재해 보호의 역할을 한다. 해안사구의 침식에 대한 자가회복력에도 불구하고 해안사구의 면적이 지속적으로 감소하고 있어 논의가 필요하다. 미생물을 활용한 탄산칼슘 형성(microbially induced carbonate precipitation, MICP) 기술은 지반의 강성과 강도를 증진시키는 친환경적 방법으로, 본 논문에서는 MICP 기술의 해안사구 침식 저감성에 대해 논의하였다. 풍동 시험기가 해안사구의 침식 거동을 모사하기 위해 사용되었다. 무처리 모래와 MICP 처리 모래를 준비하여 침식 실험을 수행하였다. 3차원 스캐너를 통해 침식 전후의 표면 변화를 관측하여 침식 거동과 침식성 정수를 분석하였다. 염산 세척을 통해 MICP 처리된 모래의 고결도를 정량화 하였다. 실험 결과, MICP 처리가 높을수록 고결도와 강도가 올라가고, 그로 인해 침식 저항성이 증진되었다. 이 논문에서는 풍력에 의한 전단응력과 물에 의한 전단응력 간의 불일치를 발견하고 이를 해소하기 위하여 보정계수를 제안하였다. 본 연구를 통해 MICP 기술의 해안사구의 침식 저감 가능성을 확인하였다.
In this study, a simplified three-dimensional calculation model is developed for the dynamic analysis of soil-pile group-supertall building systems excited by wind loads using the substructure method. Wind loads acting on a 300-m building in different wind directions and terrain conditions are obtained from synchronous pressure measurements conducted in a wind tunnel. The effects of soil-structure interaction (SSI) on the first natural frequency, wind-induced static displacement, root mean square (RMS) of displacement, and RMS of acceleration at the top of supertall buildings are analyzed. The findings demonstrate that with decreasing soil shear wave velocity, the first natural frequency decreases and the static displacement, RMS of displacement and RMS of acceleration increase. In addition, as soil material damping decreases, the RMS of displacement and the RMS of acceleration increase.
This paper proposes design and implementation of wind turbine simulators which incorporate the turbine dynamic characteristics. At first, the turbine output characteristic in steady state is modelled as a function of wind speed and then dynamic characteristics are modelled such as pitch angle control, torsional vibration, tower shadow effect, wind shear effect, and inertia effect. In addition, a wind speed simulator is developed which can generate the real wind speed pattern. The wind turbine simulator is implemented with 3[kW] M-G set(cage-type induction motor coupled with doubly-fed induction generator) at laboratory.
Heavy rainfall ($>30mm\;hr^{-1}$) over the Korean Peninsula is examined in order to understand thermo-dynamic characteristics of the atmosphere, using radiosonde observational data from seven upper-air observation stations during the last 17 years (1997~2013). A total of 82 heavy rainfall cases during the summer season (June-August) were selected for this study. The average values of thermo-dynamic indices of heavy rainfall events are Total Precipitable Water (TPW) = 60 mm, Convective Available Potential Energy (CAPE) = $850J\;kg^{-1}$, Convective Inhibition (CIN) = $15J\;kg^{-1}$, Storm Relative Helicity (SRH) = $160m^2s^{-2}$, and 0~3 km bulk wind shear = $5s^{-1}$. About 34% of the cases were associated with a Changma front; this pattern is more significant than other synoptic pressure patterns such as troughs (22%), migratory cyclones (15%), edges of high-pressure (12%), typhoons (11%), and low-pressure originating from Changma fronts (6%). The spatial distribution of thermo-dynamic conditions (CAPE and SRH) is similar to the range of thunderstorms over the United States, but extreme conditions (supercell thunderstorms and tornadoes) did not appear in the Korean Peninsula. Synoptic conditions, vertical buoyancy (CAPE, CIN), and wind parameters (SRH, shear) are shown to discriminate among the environments of the three types. The first type occurred with high CAPE and low wind shear by the edge of the high pressure pattern, but Second type is related to Changma front and typhoon, exhibiting low CAPE and high wind shear. The last type exhibited characteristics intermediate between the first and second types, such as moderate CAPE and wind shear near the migratory cyclone and trough.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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