A series of wind tunnel tests, including 1:50 sectional model tests, 1:50 free-standing bridge tower tests and 1:70 full-bridge aeroelastic model tests were carried out to systematically investigate the aerodynamic performance of the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge (HZMB). The test result indicates that there are three wind-resistant safety issues the HZMB encounters, including unacceptable low flutter critical wind speed, vertical vortex-induced vibration (VIV) of the main girder and galloping of the bridge tower in across-wind direction. Wind-induced vibration of HZMB can be effectively suppressed by the application of aerodynamic and mechanical measures. Acceptable flutter critical wind speed is achieved by optimizing the main girder form (before: large cantilever steel box girder, after: streamlined steel box girder) and cable type (before: central cable, after: double cable); The installations of wind fairing, guide plates and increasing structural damping are proved to be useful in suppressing the VIV of the HZMB; The galloping can be effectively suppressed by optimizing the interior angle on the windward side of the bridge tower. The present works provide scientific basis and guidance for wind resistance design of the HZMB.
In wind tunnel experiments, the blockage effect is a very important factor which affects the test results significantly. A number of investigations into this problem, especially on the blockage correction of drag coefficient, have been carried out in the past. However, only a limited number of works have been reported on the wind tunnel blockage effect on wind-induced vibration although it is considered to be fairly important. This paper discusses the aerodynamic characteristics of the square model and square model with corner cut based on a series of the wind tunnel tests with various blockage ratios and angles of attack. From the test results, the aerodynamic behavior of square models with up to 10% blockage ratio are almost the same and square models with up to 10% blockage ratio can be tested as a group which behaves similarly.
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.
Min-Woo Park;Byung-Hee Nam;Ki-Pyo You;Jang-Youl You
International Journal of High-Rise Buildings
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v.11
no.4
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pp.321-329
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2022
High-rise buildings constructed adjacent to low-rise structures experience frequent damage caused by the associated strong wind. This study aimed to implement a standard evaluation of the wind environment and airflow characteristics around high-rise apartment blocks using wind tunnel tests (WTT) and computational fluid dynamics (CFD) simulations. The correlation coefficient between the CFD and wind tunnel results ranged between 0.6-0.8. Correlations below 0.8 were due to differences in the wake flow area range generated behind the target building according to wind direction angle and the effect of the surrounding buildings. In addition, a difference was observed between the average velocity ratio of the wake flow wind measured by the WTT and by the CFD analysis. The wind velocity values of the CFD analysis were therefore compensated, and, consequently, the correlations for most wind angles increased.
Park, won-hyeon;Gebreslassie, Mihret;Park, Ji-Hyeon;Byun, Gi-Sik;Kim, Gwan-Hyung
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.665-667
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2016
Due to the depletion of fossil fuels and the environmental problems of recent years it has been increasing every year the interest in renewable energy. Renewable energy is clean and the typical method using solar and wind power and solar power as an energy source reusable. Wind power generation system of which it is a method of using the natural wind, convert the kinetic energy of the wind into electrical energy. Traditionally, implementing a wind power system, wind tunnel tests was to configure an environment similar to a real wind tunnel experiments. However, it costs a lot of money problems hagieneun configure these wind tunnel tests. Therefore, by this paper, in consideration of the fact, the characteristics of the generator in the wind tunnel experiment to experiment with such a wind tunnel test using a bad test by configuring the motor and controls the motor generator to obtain a result similar to the wind tunnel experiment.
The Maanshan Bridge over Yangtze River in China is a new long-span suspension bridge with double main spans of $2{\times}1080m$ and a closed streamline cross-section of single box deck. The flutter and buffeting performances were investigated via wind tunnel tests of a full bridge aeroelastic model at a geometric scale of 1:211. The tests were conducted in both smooth wind and simulated boundary layer wind fields. Emphasis is placed on studying the interference effect of adjacent span via installing a wind deflector and a wind separating board to shelter one span of the bridge model from incoming flow. Issues related to effects of mid-tower stiffness and deck supporting conditions are also discussed. The testing results show that flutter critical wind velocities in smooth flow, with a wind deflector, are remarkably lower than those without. In turbulent wind, torsional and vertical standard deviations for the deck responses at midspan in testing cases without wind deflector are generally less than those at the midspan exposed to wind in testing cases with wind deflector, respectively. When double main spans are exposed to turbulent wind, the existence of either span is a mass damper to the other. Furthermore, both effects of mid-tower stiffness and deck supporting conditions at the middle tower on the flutter and buffeting performances of the Maanshan Bridge are unremarkable.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.27
no.4_2
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pp.833-840
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2024
According to recent data from the Korea Meteorological Administration(KMA), the frequency of typhoons around the Korea Peninsula is almost unchanged, but the intensity is on the rise due to climate change. A typhoon that has become so powerful can cause partial or complete damage to the traffic signal structures, limiting the operation of the vehicle and causing traffic congestion. If the traffic signal structure fails to function properly due to the influence of the typhoon, not only the v ehicle operation will be disrupted, but also direct damage to the traffic signal structure will occur. In addition, if the social overhead cost of traffic congestion is included, the recovery cost caused by the typhoon will increase to an extent that it is difficult to estimate. Therefore, in this study, a wind tunnel experiment was performed by producing a wind tunnel model of an existing fixed traffic signal structure and a traffic signal structure in which signs and traffic lights are hinged. Also, The fixed and hinge structures were modeled as 3D finite elements, and wind-resistant analysis was performed by wind speed, and, wind-resistant safety of traffic signal structures were analyzed and examined through wind-resistant analyses. From the comparative analysis of the results of experiment and FE analysis, it was known that the stress reduction rate of the hinge connection structure was at least 30% compared to that of the fixed connection structure from the results of the wind tunnel experiment and FE analysis. And As a result of finite element analysis for the maximum design wind speed of 50m/s, it was found that the maximum stress generated in the existing structure exceeded all the yield stress, but the maximum stress of the hinge connection structure was within the yield stress. Finally The hinge connection structure showed a relatively large stress reduction rate as the wind speed increased and the length of the lateral beam was shorter at the same wind speed.
Kwon, Soon-Duck;Kim, Dong Hyawn;Lee, Seung Ho;Song, Ho Sung
Wind and Structures
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v.14
no.1
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pp.55-70
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2011
This study investigates the design criteria required for wind barriers to protect vehicles running on an expressway under a high side wind. At the first stage of this study, the lateral deviations of vehicles in crosswinds were computed from the commercial software, CarSim and TruckSim, and the critical wind speeds for a car accident were then evaluated from a predefined car accident index. The critical wind speeds for driving stability were found to be 35 m/s for a small passenger car, yet 30 m/s for a truck and a bus. From the wind tunnel tests, the minimum height of a wind barrier required to reduce the wind speed by 50% was found to be 12.5% of the road width. In the case of parallel bridges, the placement of two edge wind barriers plus one wind barrier at center was recommended for a separation distance larger than 20 m (four lanes) and 10 m (six lanes) respectively, otherwise two wind barriers were recommended.
Wind tunnel model tests were conducted for a residential apartment block located within the complex terrain of The Hong Kong University of Science and Technology (HKUST). The test building is typical of medium-rise residential buildings in Hong Kong. The model study was conducted using modelling techniques and assumptions that are commonly used to predict design wind loads and pressures for buildings sited in regions of significant topography. Results for the building model with and without the surrounding topography were compared to investigate the effects of far-field and near-field topography on wind characteristics at the test building site and wind-induced external pressure coefficients at key locations on the building facade. The study also compared the wind tunnel test results to topographic multipliers and external pressure coefficients determined from nine international design standards. Differences between the external pressure coefficients stipulated in the various standards will be exacerbated when they are combined with the respective topographic multipliers.
In both structural and environmental wind engineering, the vertical variation of wind direction is important as it impacts both the torsional response of the high-rise building and the pedestrian level wind environment. In order to systematically investigate the vertical variation of wind directions (i.e., the so-called 'twist effect') induced by hills with idealized geometries, a series of wind-tunnel tests was conducted. The length-to-width aspect ratios of the hill models were 1/3, 1/2, 1, 2 and 3, and the measurements of both wind speeds and directions were taken on a three-dimensional grid system. From the wind-tunnel tests, it has been found that the direction changes and most prominent at the half height of the hill. On the other hand, the characteristic length of the direction change, has been found to increase when moving from the windward zone into the wake. Based on the wind-tunnel measurements, a descriptive model is proposed to calculate both the horizontal and vertical variations of wind directions. Preliminarily validated against the wind-tunnel measurements, the proposed model has been found to be acceptable to describe the direction changes induced by an idealized hill with an aspect ratio close to 1. For the hills with aspect ratios less than 1, while the description of the vertical variation is still valid, the horizontal description proposed by the model has been found unfit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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