Chen, Cong;Dai, Bingyu;Wieczorek, Niccolo;Unglaub, Julian;Thiele, Klaus
Wind and Structures
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v.35
no.4
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pp.255-268
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2022
Light-weight or low-damped structures may encounter the unsteady galloping instability that occurs at low reduced wind speeds, where the classical quasi-steady assumption is invalid. Although this unsteady phenomenon has been widely studied for rectangular cross sections with one side perpendicular to the incidence flow, the effect of the mean wind angle of attack has not been paid enough attention yet. With four sectional models of different side ratios and geometric shapes, the presented research focuses on the effect of the wind angle of attack on unsteady galloping instability. In static tests, comparatively strong vortex shedding force was noticed in the middle of the range of flow incidence where the lift coefficient shows a negative slope. In aeroelastic tests with a low Scruton number, the typical unsteady galloping, which is due to an interaction with vortex-induced vibration and results in unrestricted oscillation initiating at the Kármán vortex resonance wind speed, was observed for the wind angles of attack that characterize relatively strong vortex shedding force. In contrast, for the wind angles of attack with relatively weak shedding force, an "atypical" unsteady galloping was found to occur at a reduced wind speed clearly higher than the Kármán-vortex resonance one. These observations are valid for all four wind tunnel models. One of the wind tunnel models (with a bridge deck cross section) was also tested in a turbulent flow with an intensity about 9%, showing only the atypical unsteady galloping. However, the wind angle of attack with the comparatively strong vortex shedding force remains the most unfavorable one with respect to the instability threshold in low Scruton number conditions.
This Paper aims for analyzing the effect of opening types on wind-driven ventilation performance in basement parking lots of apartment. The scale model of basement parking lot was made, wind tunnel tests conducted. Wind pressure of three opening types was measured, wind pressure coefficient calculated. As the result, it showed that the air flow pattern of stack type opening was strongly changed by wind direction, but it was almost not at scuttle vent type. But, as for the difference of wind pressure coefficient, stack type opening was more than the other two types.
For most full-scale tall buildings the Reynolds number of a flow field around a circular cylinder under strong wind is usually greater than $2{\times}10^7$, which is difficult to achieve in most wind tunnel tests. To explore the wind characteristics of tall cylindrical buildings with equidirectional grooves from subcritical to transcritical flow ($6.6{\times}10^4{\leq}Re{\leq}3.3{\times}10^5$ and $9.9{\times}10^6{\leq}Re{\leq}7.2{\times}10^7$), wind tunnel tests and full-scale large eddy simulations were carried out. The results showed that the rectangular-grooves narrow the wake width due to the downstream movement of the separation point and the deeper grooves cause smaller mean and fluctuating pressure while the peak pressure is little affected. Furthermore, the grooves lead to lower frequency of vortex shedding but the Strouhal number remains at the range from 0.15 to 0.35. The drag coefficient of the cylinders with grooves was found to be 2~3 times as large as that of smooth cylinders.
Wind tunnel tests and numerical aerodynamic analyses were conducted for an integrated catwalk structure under strong winds. From the wind tunnel tests, it is found that the aerodynamic coefficients were different from those of the typical type. The drag coefficient was larger than typical and was sensitive to number of vertical meshes installed rather than the solidity ratio. Comparing with typical catwalk, the integrated one showed larger deformation under strong wind, and the large torsional deformation are mainly caused by drag force. It did not show aerodynamic divergence even the torsional deformation reaching $20^{\circ}$. The reason could be that the stiffness is smaller and thus the catwalk is able to deform to the shape compactable with higher loading. Considering safety for construction, storm rope system is introduced to the catwalk to reduce the deformation to acceptable level.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.9
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pp.20-24
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2006
Wind tunnel tests were conducted to compare gliding and turning performance of normal cruciform parachutes with newly modified cruciform parachutes. Modified cruciform parachute has better gliding performance than original cruciform parachutes but, modified cruciform parachute has worse turning performance than original cruciform parachute.
A method of numerical analysis without conducting 3D wind tunnel model tests was examined in our previous study for predicting vortex-induced oscillation of bridge girders with span-wise varying geometry. The aerodynamic damping forces measured for plural wind tunnel 2D models were used in the analysis. A further study was conducted to examine the precision of solution obtained by this method. First, the responses of vortex-induced oscillation of two rocking models and a taut-strip bridge girder model with span-wise varying geometry were measured. Next, the responses of these models were numerically analyzed by means of this method, and then a comparison was made between the obtained $Vr-A-{\delta}_a$ contour diagram of each 3D model in the wind tunnel test and the diagram in the numerical analysis. Since close correlations were observed between each two $Vr-A-{\delta}_a$diagrams obtained in the model test and in the analysis in cases where the 3D model did not have strong three-dimensionality, our findings revealed that the predicted solution proved to be reasonably accurate.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2007.04a
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pp.745-750
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2007
This paper presents investigation of topographic effects over isolated 3-dimensional hills through wind tunnel experiments in a boundary layer wind tunnel. Topographic models having five different slopes of $5.71^{\circ},\;11.31^{\circ},\;16.70^{\circ},\;21.80^{\circ}$, and $26.57^{\circ}$, which were based on KBC(2005), were taken into account in the study. The maximum topographic factor and the range of topographic effect from the experiment were compared with those from worldwide major codes and standards, such as ASCE-7-02, AS/NZS-1170.2:2002, ISO4354(1997), and KBC(2005). From the comparison of major codes and standards, in the vertical region of topographic effect, the gentler the slope was. the more different the topographic factors and ranges of topographic effect were, but the steeper the slope was, the more similar they were. It was found from the experimental study that the region of topographic effect in the slope in the across wind direction was greater than the regions of major codes and standard. Also, the gentler the slope was. the larger the topographic factor from the experiment was than the factors of major codes and standards.
This paper uses ten years of on-site monitoring data for the Confederation Bridge to derive wind loads and investigate whether the bridge has experienced its design wind force effects since its completion in 1997. The load effects derived using loads from the on-site monitoring data are compared to the load effects derived using loads from the 1994 and 2009 wind tunnel aerodynamic model tests. The research shows, for the first time, that the aerodynamic model-based methodology originally developed in 1994 is a very accurate method for deriving wind loads for structural design. The research also confirms that the bridge has not experienced its specified (i.e., unfactored) wind force effects since it was opened to traffic in 1997, even during the most severe event that has occurred during this period.
Experimental wind tunnel tests have been attempted to investigate the aerodynamic characteristics of floating offshore structure using some types of scaled mldels. The static behaviors of lift, drag forces and pitching moment of its models are measured to exammine the relationship between wind loads and incidence angle, wind velocity, shape of models. The effect of solid ground has been obtained also.
Yan, Lei;Guo, Zhen S.;Zhu, Le D.;Flay, Richard G.J.
Wind and Structures
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v.23
no.3
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pp.191-209
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2016
Wind tunnel tests of a 1/2200-scale mountainous terrain model have been carried out to investigate local wind characteristics at a bridge location in southeast Tibet, China. Flows at five key locations on the bridge at deck level were measured for 26 directions. It was observed that wind characteristics (including mean wind velocity and overall turbulence intensity) vary significantly depending on the approaching wind direction and measurement position. The wind inclination angle measured in the study fluctuated between $-18^{\circ}$ and $+16^{\circ}$ and the ratio of mean wind velocity to reference wind velocity was small when the wind inclination angles were large, especially for positive wind inclination angles. The design standard wind speed and the minimum critical wind speed for flutter rely on the wind inclination angle and should be determined from the results of such tests. The variation of wind speed with wind inclination angles should be of the asymmetry step type. The turbulence characteristics of the wind were found to be similar to real atmospheric flows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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