In this study, we focused on the improvements in the simulation of sea surface wind over the complex coastal area. MM5 model being currently used to predict sea surface wind at Korea Meteorological Administration, was used to verify the accuracy to estimate the local wind field. A case study was performed on clear days with weak wind speed(4 m/s), chosen by the analysis of observations. The model simulations were conducted in the southeastern area of Korea during the selected periods, and observational data such as AWS, buoy and QuikSCAT were used to compare with the calculated wind components to investigate if simulated wind field could follow the tendency of the real atmospheric wind field. Results showed that current operational model, MM5, does not estimate accurately sea surface wind and the wind over the coastal area. The calculated wind speed was overestimated along the complex coastal regions but it was underestimated in islands and over the sea. The calculated diurnal changes of wind direction could not follow well the tendency of the observed wind, especially at nighttime. In order to exceed the limitations, data assimilation with high resolution data and more specificated geographical information is expected as a next best policy to estimate accurately the environment of local marine wind field.
Ding, Youliang;Zhou, Guangdong;Li, Aiqun;Deng, Yang
Wind and Structures
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제17권1호
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pp.43-68
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2013
The fluctuating wind induced vibration is one of the most important factors which has been taken into account in the design of long-span bridge due to the low stiffness and low natural frequency. Field measurement characteristics of sustained wind on structure site can provide accurate wind load parameters for wind field simulation and structural wind resistance design. As a suspension bridge with 1490 m main span, the Runyang Suspension Bridge (RSB) has high sensitivity to fluctuating wind. The simultaneous and continuously wind environment field measurement both in mid-span and on tower top is executed from 2005 up to now by the structural health monitoring system installed on this bridge. Based on the recorded data, the wind characteristic parameters, including mean wind speed, wind direction, the turbulence intensity, the gust factors, the turbulence integral length, power spectrum and spatial correlation, are analyzed in detail and the coherence functions of those parameters are evaluated using statistical method in this paper. The results indicate that, the turbulence component of sustain wind is larger than extremely strong winds although its mean wind speed is smaller; the correlation between turbulence parameters is obvious; the power spectrum is special and not accord with the Simiu spectrum and von Karman spectrum. Results obtained in this study can be used to evaluate the long term reliability of the Runyang Suspension Bridge and provide reference values for wind resistant design of other structures in this region.
In this paper, detailed wind field data of the full path of typhoon "Bailu" were obtained based on site measurements. Typhoon "Bailu" made first landfall southeast of the Taiwan Strait with a wind speed of approximately 30 m/s near the center of the typhoon eye and a second landfall in Dongshang County in Fujian Province. The moving process is classified into 3 regions for analysis and comparison. Detailed analyses of wind characteristics including wind profile, turbulence intensity, gust factor, turbulence integral scale and wind power spectral density function at the full process of the typhoon are conducted, and the findings are presented in this paper. Wind speed shows significant dependence on both the direction of the moving path and the distance between the typhoon center and measurement site. Wind characteristics significantly vary with the moving path of the typhoon center. The relationship between turbulence intensity and gust factor at different regions is investigated. The integral turbulence scales and wind speed are fitted by a Gaussian model. Such analysis and conclusions may provide guidance for future bridge wind-resistant design in engineering applications.
In this paper, after analyzing other models with their advantages and disadvantages, we proposed a simple parametric model for calculating wind speed & direction and wave height & direction at any location around the typhoon at sea. The proposed wind-field model of typhoon is asymmetric, and consists of a circular symmetric wind-field caused by the pressure gradient of stationary typhoon and a moving wind-field caused by the movement of typhoon. By verifying this model through observed data, we found that it is accurate enough to develop the simulation software for training students and seafarers so as to take appropriate actions while being faced with the typhoon at sea.
Jin Sik Choi;Jae Wook Kim;Han Young Joo;Jeong Yeon Lee;Chae Hyun Lee;Joo Hyun Moon
Nuclear Engineering and Technology
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제55권10호
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pp.3599-3616
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2023
After a nuclear power plant (NPP) accident, it would be helpful to predict the movement of the radioactive plume emitted from the NPP as accurately as possible to protect the nearby population. Radioactive plumes are mainly affected by wind direction and speed. Since it is difficult to identify the wind direction and speed immediately after the accident, a good understanding of the historical wind data could save many lives and ensure smoother evacuation procedures. In this study, wind data for the past 10 years are analyzed for the five NPPs in the Republic of Korea (ROK). The analyzed data include wind direction and wind speed from 2012 to 2021. In particular, the characteristics of the wind field blowing from the NPPs to the nearest densely populated regions are examined. Finally, suggestions to improve evacuation plans are made.
Wind environment in urban residential areas is an important index to consider when evaluating the living environment. However, due to the complexity of the flow field in residential areas, it is difficult to specify the correct inflow boundary conditions in the large eddy simulation (LES). In this paper, the weighted amplitude wave superposition (WAWS) is adopted to simulate the fluctuating velocity data, which satisfies the desired target wind field. The fluctuating velocity data are given to the inlet boundary of the LES by developing an UDF script, which is implemented into the FLUENT. Then, two numerical models - the empty numerical wind tunnel model and the numerical wind tunnel model with spires and roughness elements are established based on the wind tunnel experiment to verify the present method. Finally, the turbulence generation approach presented in this paper is used to carry out a numerical simulation on the wind environment in an urban residential area in Lisbon. The computational results are compared with the wind tunnel experimental data, showing that the numerical results in the LES have a good agreement with the experimental results, and the simulated flow field with the inlet fluctuations can generate a reasonable turbulent wind field. It also shows that strong wind velocities and turbulent kinetic energy occur at the passageways, which may affect the comfort of people in the residential neighborhood, and the small wind velocities and vortexes appear at the leeward corners of buildings, which may affect the spreading of the pollutants.
Field measurement of wind characteristics is of great significance for the wind engineering community. High-frequency anemometers such as ultrasonic anemometers are widely used to obtain the high-frequency fluctuating wind speed time history. However, conventional instrumentation systems may suffer from low efficiency, non-real time transmission and higher maintenance cost, and thus are not very appropriate in the field measurement of strong winds in remote areas such as mountain valleys. In order to improve the field measurement performance in those remote areas, a wireless high-frequency anemometer instrumentation system for field measurement has been developed. In this paper, the architecture of the proposed instrumentation system, and measured data transmission and treatment will be presented firstly. Then a comparison among existing instrumentation systems and the proposed one is made. It shows that the newly-developed system has considerable advantages. Furthermore, the application of this system to the bridge site located in the mountain valley is discussed. Finally, typical samples of measured data from this area are presented. It can be expected that the proposed system has a great application potential in the wind field measurement for remote areas such as the mountainous or island or coastal area, and hazardous structures such as ultra-voltage transmission tower, due to its real-time transmission, low cost and no manual collection of data and convenience.
In this study, a diagnostic wind model, CALMET and a micrometeorological numerical model, ENVI-MET were used to analyze the wind field in and out of the site designated for the industrial complex around Buron-myeon, Wonju, Gangwon-do. The results of modeling with CALMET showed that the air flow in industrial complex was little affected by the surrounding terrain. And the result of wind field analysis with ENVI-MET showed there are turbulent air flows such as cavity and wake around structures in the industrial complex, which can cause high-air pollution. Therefore, it is necessary to design the industrial complex considering the wind path according to wind directions.
The evaluation of pressure fields acting on slender structures under wind loads is currently performed in experimental aerodynamic tests. For wind-sensitive structures, in fact, the knowledge of global and local wind actions is crucial for design purpose. This paper considers a particular slender structure under wind excitation, representative of most common high-rise buildings, whose experimental wind field on in-scale model was measured in the CRIACIV boundary-layer wind tunnel (University of Florence) for several angles of attack of the wind. It is shown that an efficient reduced model to represent structural response can be obtained by coupling the classical structural modal projection with the so called blowing modes projection, obtained by decomposing the covariance or power spectral density (PSD) wind tensors. In particular, the elaboration of experimental data shows that the first few blowing modes can effectively represent the wind-field when eigenvectors of the PSD tensor are used, while a significantly larger number of blowing modes is required when the covariance wind tensor is used to decompose the wind field.
An analysis framework for vehicle-bridge dynamic interaction system under turbulent wind is proposed based on the relevant theory of wind engineering and dynamics. Considering the fluctuating properties of wind field, the stochastic wind velocity time history is simulated by the Auto-Regressive method in terms of power spectral density function of wind field. The bridge is represented by three-dimensional finite element model and the vehicle by a multi-rigid-body system connected by springs and dashpots. The detailed calculation formulas of unsteady aerodynamic forces on bridge and vehicle are derived. In addition, the form selection of wind barriers, which are applied as the windbreak measures of newly-built railways in northwest China, is studied based on the suggested evaluation index, and the suitable values about height and porosity rate of wind barriers are studied. By taking a multi-span simply-supported box-girder bridge as a case study, the dynamic response of the bridge and the running safety indices of the train traveling on the bridge with and without wind barriers are calculated. The limit values of train speed with respect to different wind velocities are proposed according to the allowance values in the design code.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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