Numerical research on four typical configurations of noise mitigation structures and their characteristics of wind loads are reported in this paper. The turbulence model as well the model parameters, the modeling of the equilibrium atmospheric boundary layer, the mesh discretization etc., were carefully considered in the numerical model to improve the numerical accuracy. Also a numerical validation of one configuration with the wind tunnel test data was made. Through detailed analyses of the wind load characteristics with the inclined part and the wind incidence angle, it was found that the addition of an inclined part to a noise mitigation structure at-grade would affect the mean nett pressure coefficients on the vertical part, and that the extent of this effect depends on the length of the inclined part itself. The magnitudes of the mean nett pressure coefficients for both the vertical part and the inclined part of noise mitigation structure at-grade tended to increase with length of inclined part. Finally, a comparison with the wind load code British/European Standard BS EN 1991-1-4:2005 was made and the envelope of the mean nett pressure coefficients of the noise mitigation structures was given for design purposes. The current research should be helpful to improve current wind codes by providing more reasonable wind pressure coefficients for different configurations of noise mitigation structures.
Artificial Neural Networks (ANN) have the capability to develop functional relationships between input-output patterns obtained from any source. Thus ANN can be conveniently used to develop a generalised relationship from limited and sometimes inconsistent data, and can therefore also be applied to tackle the data obtained from wind tunnel tests on building models with large number of variables. In this paper ANN model has been developed for predicting wind induced pressures in various zones of a Gable Building from limited test data. The procedure is also extended to a case wherein interference effects on a gable roof building by a similar building are studied. It is found that the Artificial Neural Network modelling is seen to predict successfully, the pressure coefficients for any roof slope that has not been covered by the experimental study. It is seen that ANN modelling can lead to a reduction of the wind tunnel testing effort for interference studies to almost half.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.10a
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pp.658-663
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2011
The purpose of this study is to develop an air-passing soundproofing panel with more improved structure to reduce the $CO_2$ emission and installation cost. To reduce the emission of $CO_2$ ; it is suggested to choose low $CO_2$ emission material relative to the aluminum and to reduce the materials by developing a specially designed air-passing soundproofing panel structure. First of all, we performed the flow analysis to predict the wind pressure according to the open angle of the air-passing soundproofing panel and the noise level analysis at the receiver point. To verify the simulation, a prototype of the soundproofing panel was made. The flow test in the wind tunnel and load test were performed. The economic evaluation for the installation of the air-passing soundproofing panel was performed and specifications of the installation was prepared. As the results of this research, it was verified that the wind load was reduced about 40% to that of the conventional one at 25m/s wind speed in the wind tunnel test. By applying the 4m span soundproofing wall with air-passing soundproofing panel and under the cost of 250 thousand $won/m^2$ instead of the conventional 2m span panel, the installation cost will always be lowered than the conventional one in the combination of (60:40~50:50) conventional to air-passing soundproofing panel from the economic evaluation. The 20% reduction of $CO_2$ was found by changing the 50% of aluminum soundproof panel to air-passing soundproofing panel.
The characteristics of the coherence functions of X axial, Y axial, and RZ axial (i.e., body axis) wind forces on the Shanghai World Trade Centre - a 492 m super-tall building with section varying along height are studied via a synchronous multi-pressure measurement of the rigid model in wind tunnel simulating of the turbulent, and the corresponding mathematical expressions are proposed there from. The investigations show that the mathematical expressions of coherence functions in across-wind and torsional-wind directions can be constructed by superimposition of a modified exponential decay function and a peak function caused by turbulent flow and vortex shedding respectively, while that in along-wind direction need only be constructed by the former, similar to that of wind speed. Moreover, an inductive analysis method is proposed to summarize the fitted parameters of the wind force coherence functions of every two measurement levels of altitudes. The comparisons of the first three order generalized force spectra show that the proposed mathematical expressions accord with the experimental results well. Later, the influences of coherence functions on wind-induced dynamic responses are analyzed in detail based on the proposed mathematical expressions and the frequency-domain method of random vibration theory.
For a building with a dominant windward wall opening, the wind-induced internal pressure response can be described by a second-order non-linear differential equation. However, there are two ill-defined parameters in the governing equation: the inertial coefficient $C_I$ and the loss coefficient $C_L$. Lack of knowledge of these two parameters restricts the practical use of the governing equation. This study was primarily focused on finding an accurate reference value for $C_I$, and the paper presents a systematic investigation of the factors influencing the inertial coefficient for a wind-tunnel model building including: opening configuration and location, wind speed and direction, approaching flow turbulence, the model material, and the installation method. A numerical model was used to simulate the volume deformation under internal pressure, and to predict the bulk modulus of an experimental model. In considering the structural flexibility, an alternative approach was proposed to ensure accurate internal volume distortions, so that similarity of internal pressure responses between model-scale and full-scale building was maintained. The research showed 0.8 to be a reasonable standard value for the inertial coefficient.
When constructing a high-speed railroad, the reduction of the distance between track centers and the width of track bed will save the construction cost. However the shortening the distance between track centers may cause the stability problems due to higher wind pressure. Therefore the extensive technical review and aerodynamical study should be performed to determine the adequate distance between track centers. In this study, the impact that the increase in wind pressure due to the change of aerodynamic phenomena with the change of the distance between track centers may have on two trains passing by each other was predicted, and the stability of train operation was analyzed in order to review the distance between track centers suitable to Honam HSR trains. And we estimated the aerodynamical effects by the results of the field test.
This study analyzed the pressure patterns and local pressure of tall buildings with corner modifications (recessed and chamfered corner) using wind tunnel tests and proper orthogonal decomposition (POD). POD can distinguish pressure patterns by POD mode and more dominant pressure patterns can be found according to the order of POD modes. Results show that both recessed and chamfered corners effectively reduced wind-induced responses. Additionally, unique effects were observed depending on the ratio of corner modification. Tall building models with recessed corners showed fluctuations in the approaching wind flow in the first POD mode and vortex shedding effects in the second POD mode. With large corner modification, energy distribution became small in the first POD mode, which shows that the effect of the first POD mode reduced. Among building models with chamfered corners, vortex shedding effects appeared in the first POD mode, except for the model with the highest ratio of corner modifications. The POD confirmed that both recessed and chamfered corners play a role in reducing vortex shedding effects, and the normalized power spectral density peak value of modes showing vortex shedding was smaller than that of the building model with a square section. Vortex shedding effects were observed on the front corner surfaces resulting from corner modification, as with the side surface. For buildings with recessed corners, the local pressure on corner surfaces was larger than that of side surfaces. Moreover, the average wind pressure was effectively reduced to 88.42% and 92.40% in RE1 on the windward surface and CH1 on the side surface, respectively.
Yujing Wang;Weiwei Guo;He Xia;Qinghai Guan;Shaoqin Wang
Wind and Structures
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v.38
no.6
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pp.411-425
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2024
To investigate the optimal aerodynamic parameters of wind barriers for the T-beam of high-speed railway (HSR) bridge and the wind field of the wind barrier-train-bridge system, the three-component forces of the system and the wind pressure on the vehicle surface were tested and analyzed through the sectional model wind test. The effects of wind velocity, with/without wind barrier, the height of wind barrier, and the air permeability of the wind barrier on the aerodynamic characteristics of the train-bridge system are discussed. Additionally, a CFD numerical model is constructed to evaluate the wind environment of the bridge surface with/without the wind barrier, and the impact of wind barrier on the running safety of vehicles are analyzed. Comprehensively considering the running safety of the train and the wind-resistant stability of the bridge, it is more appropriate to set the wind barrier height H as 3.5 m and the porosity 𝛽 as 30% respectively.
Aly, Aly Mousaad;Chowdhury, Arindam Gan;Bitsuamlak, Girma
Wind and Structures
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v.14
no.4
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pp.285-300
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2011
Researchers at the International Hurricane Research Center (IHRC), Florida International University (FIU), are working in stages on the construction of a large state-of-the-art Wall of Wind (WoW) facility to support research in the area of Wind Engineering. In this paper, the challenges of simulating hurricane winds for the WoW are presented and investigated based on a scale model study. Three wind profiles were simulated using airfoils, and/or adjustable planks mechanism with and without grids. Evaluations of flow characteristics were performed in order to enhance the WoW's flow simulation capabilities. Characteristics of the simulated wind fields are compared to the results obtained from a study using computational fluid dynamics (CFD) and also validated via pressure measurements on small-scale models of the Silsoe cube building. Optimal scale of the test model and its optimal distance from the WoW contraction exit are determined - which are two important aspects for testing using an open jet facility such as the WoW. The main objective of this study is to further the understanding of the WoW capabilities and the characteristics of its test section by means of intensive tests and validations at small scale in order to apply this knowledge to the design of the full-scale WoW and for future wind engineering testing.
Wind-induced fluctuating internal pressures in a building with a dominant opening can be described by a second-order non-linear differential equation. However, the accuracy and efficiency of the governing equation in predicting internal pressure fluctuations depend upon two ill-defined parameters: inertial coefficient $C_I$ and loss coefficient $C_L$, since $C_I$ determines the un-damped oscillation frequency of an air slug at the opening, while $C_L$ controls the decay ratio of the fluctuating internal pressure. This study particularly focused on the value of loss coefficient and its influence factors including: opening configuration and location, internal volumes, as well as wind speed and approaching flow turbulence. A simplified formula was presented to predict loss coefficient, therefore an approximate relationship between the standard deviation of internal and external pressures can be estimated using Vickery's approach. The study shows that the loss coefficient governs the peak response of the internal pressure spectrum which, in turn, will directly influence the standard deviation of the fluctuating internal pressure. The approaching flow characteristic and opening location have a remarkable effect on the parameter $C_L$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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