Numerical analysis of wind turbine scale effect was performed by using computational fluid dynamics. For the numerical analysis of wind turbine. Three dimensional Navier-Stokes solver with various turbulence models was tested and realizable k-e turbulence model was selected for the simulation of wind turbines. To validate the present method, performance of NREL (National Renewable Energy Laboratory) Phase VI wind turbine model was analyzed and compared with experiment and blind test data. Using the present method, numerical simulations for various size of wind tunnel model were carried out and characteristics were observed in detail. The power loss due to the interference between wind turbine and nacelle was also computed for relatively larger nacelle installation in wind tunnel test. The present results showed good correlations with experimental data and reasonable trends of scale effect of wind turbine.
The along-wind coefficient is the key parameter for wind load calculations in tower crane structure design. It is often calculated using overall parameter characteristics, which may lead to inaccurate results. In this study, six types of tower masts and four types of tower jibs with different overall structural characteristics and member characteristics are established. Through wind tunnel force tests and CFD numerical simulation, the along-wind coefficient of the overall structure and each member are obtained. Based on the characteristics of the slenderness ratio and spacing ratio of the members, a mathematical model for calculating the along-wind coefficient of the tower crane structure is proposed. The calculated results are in accordance with the wind tunnel test results. The maximum relative error is -6.25%, and the minimum relative error is 0.68%. To ensure accuracy, it is necessary to calculate the along-wind coefficient of the tower crane structure based on the load of each structure member rather than using overall parameter characteristics.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.1
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pp.10-16
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2013
This paper discussed a procedure for noise certification of Aircraft and predicting the full scale over-flight noise of propeller from acoustic wind tunnel measurement of small scale propeller. Noise Certification Procedures is established from International Civil Aviation Organization(ICAO). The data manipulations are then discussed in extrapolation to simulation flight distance and flight simulation. One of the most important point of flight simulation is adjustments for differences between wind tunnel test conditions and flight test conditions. To simulated the noise level estimation procedure for noise data post-process, simulate procedures from data of the wind tunnel noise measurement and the flight noise measurement by using a 7kg degree UAV. This study confirmed an effectively noise estimation procedures by wind tunnel noise test and flight noise test.
Haan, Fred L. Jr.;Sarkar, Partha P.;Spencer-Berger, Nicholas J.
Wind and Structures
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v.9
no.5
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pp.369-386
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2006
A combination Aerodynamic/Atmospheric Boundary Layer (AABL) Wind and Gust Tunnel with a unique active gust generation capability has been developed for wind engineering and industrial aerodynamics applications. This facility is a cornerstone component of the Wind Simulation and Testing (WiST) Laboratory of the Department of Aerospace Engineering at Iowa State University (ISU). The AABL Wind and Gust tunnel is primarily a closed-circuit tunnel that can be also operated in open-return mode. It is designed to accommodate two test sections ($2.44m{\times}1.83m$ and $2.44m{\times}2.21m$) with a maximum wind speed capability of 53 m/s. The gust generator is capable of producing non-stationary gust magnitudes around 27% of the mean flow speed. This paper describes the motivation for developing this gust generator and the work related to its design and testing.
A series of wind tunnel sectional model dynamic tests of a twin-deck bridge were conducted at the CLP Power Wind/Wave Tunnel Facility (WWTF) of The Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) to investigate the effects of gap-width on the self-excited vibrations and the dynamic and aerodynamic characteristics of the bridge. Five 2.9 m long models with different gap-widths were fabricated and suspended in the wind tunnel to simulate a two-degrees-of-freedom (2DOF) bridge dynamic system, free to vibrate in both vertical and torsional directions. The mass, vertical frequency, and the torsional-to-vertical frequency ratio of the 2DOF systems were fixed to emphasize the effects of gap-width. A free-vibration test methodology was employed and the Eigensystem Realization Algorithm (ERA) was utilized to extract the eight flutter derivatives and the modal parameters from the coupled free-decay responses. The results of the zero gap-width configuration were in reasonable agreement with the theoretical values for an ideal thin flat plate in smooth flow and the published results of models with similar cross-sections, thus validating the experimental and analytical techniques utilized in this study. The methodology was further verified by the comparison between the measured and predicted free-decay responses. A comparison of results for different gap-widths revealed that variations of the gap-width mainly affect the torsional damping property, and that the configurations with greater gap-widths show a higher torsional damping ratio and hence stronger aerodynamic stability of the bridge.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.8
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pp.1091-1096
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2010
This study was conducted to provide reference data for designing an alarm system that can help prevent the overturning of a container crane under wind load. Two methods, namely, fluid-structure interaction (FSI) analysis and windtunnel test, were adopted in this investigation. To evaluate the effect of wind load on the stability of the crane, a 50-ton-class container crane that is widely used in container terminals was adopted as the analysis model and 19 values were considered as design parameters for wind direction. First, the wind-tunnel test for the reduced-scale container crane model was performed according to the wind direction by using an Eiffel type atmospheric boundary-layer wind tunnel. Next, the FSI analysis for the real-scale container crane was conducted using ANSYS and CFX. Then, the uplift force determined from the FSI analysis was compared with that determined from the wind-tunnel test. Finally, a formula to compensate for the difference between the results of the FSI analysis and the wind-tunnel test was proposed.
Most of the previous works on numerical analysis of galloping of transmission lines are generally based on the quasisteady theory. However, some wind tunnel tests of the rectangular section or hangers of suspension bridges have shown that the galloping phenomenon has a strong unsteady characteristic and the test results are quite different from the quasi-steady calculation results. Therefore, it is necessary to check the applicability of the quasi-static theory in galloping analysis of the ice-covered transmission line. Although some limited unsteady simulation researches have been conducted on the variation of parameters such as aerodynamic damping, aerodynamic coefficients with wind speed or wind attack angle, there is a need to investigate the numerical simulation of unsteady galloping of two-dimensional iced transmission line with comparison to wind tunnel test results. In this paper, it is proposed to conduct a two dimensional (2-D) unsteady numerical analysis of ice-covered transmission line galloping. First, wind tunnel tests of a typical crescent-shapes iced conductor are conducted firstly to check the subsequent quasisteady and unsteady numerical analysis results. Then, a numerical simulation model consistent with the aeroelastic model in the wind tunnel test is established. The weak coupling methodology is used to consider the fluid-structure interaction in investigating a two-dimension numerical simulation of unsteady galloping of the iced conductor. First, the flow field is simulated to obtain the pressure and velocity distribution of the flow field. The fluid action on the iced conduct at the coupling interface is treated as an external load to the conductor. Then, the movement of the conduct is analyzed separately. The software ANSYS FLUENT is employed and redeveloped to numerically analyze the model responses based on fluid-structure interaction theory. The numerical simulation results of unsteady galloping of the iced conduct are compared with the measured responses of wind tunnel tests and the numerical results by the conventional quasi-steady theory, respectively.
Three wind-tunnel simulations of the atmospheric boundary layer (ABL) flow in suburban country exposure were generated for length scale factors 1:400, 1:250 and 1:220 to investigate scale effects in wind-tunnel simulations of the suburban ABL, to address recommended wind characteristics for suburban exposures reported in international standards, and to test redesigned experimental hardware. Investigated parameters are mean velocity, turbulence intensity, turbulent Reynolds shear stress, integral length scale of turbulence and power spectral density of velocity fluctuations. Experimental results indicate it is possible to reproduce suburban natural winds in the wind tunnel at different length scales without significant influence of the simulation length scale on airflow characteristics. However, in the wind tunnel it was not possible to reproduce two characteristic phenomena observed in full-scale: dependence of integral length scales on reference wind velocity and a linear increase in integral length scales with height. Furthermore, in international standards there is a considerable scatter of recommended values for suburban wind characteristics. In particular, recommended integral length scales in ESDU 85020 (1985) are significantly larger than in other international standards. Truncated vortex generators applied in this study proved to be successful in part-depth suburban ABL wind-tunnel simulation that yield a novel methodology in studies on wind effects on structures and air pollution dispersion.
Park, Min-Woo;You, Jang-Youl;Sohn, Young-Moo;You, Ki-Pyo
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.18
no.1
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pp.117-125
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2018
Recently, various building integrated wind power (BIWP) approaches have been used to produce energy by installing wind power generators in high-rise buildings constructed in urban areas. BIWP has advantages in that it does not require support to position the turbine up to the installation height, and the energy produced by the wind turbine can be applied directly to the building. The accurate evaluation of wind speed is important in urban wind power generation. In this study, a wind tunnel test and computational fluid dynamics (CFD) analysis were conducted to evaluate the wind speed for installing wind turbines between buildings. The analysis results showed that the longer the length of the buildings, which had the same height, the larger the wind speed between the two buildings. Furthermore, the narrower the building's width, the higher the wind velocity; these outcomes are due to the increase in the Venturi effect. In addition, the correlation coefficient between the results of the wind tunnel test and the CFD analysis was higher than 0.8, which is a very high value.
Container cranes are vulnerable structure to difficult weather conditions bemuse there is no shielding facility to protect them from strong wind. This study was carried out to analyze the effect of wind load on the structure of a container crane according to the change of the boom shape using wind tunnel test and computation fluid dynamics. And we provide a container crane designer with data which am be used in a wind resistance design of a container crane assuming that a wind load 75m/s wind velocity is applied in a container crane. In this study, we applied mean wind load conformed to 'Design Criteria of Wind Load' in 'Load Criteria of Building Structures' and an external fluid field was divided as interval of 10 degrees to analyze the effect according to a wind direction. In this conditions, we carried out the wind tunnel test and the computation fluid dynamic analysis and than we analyzed the wind load which was needed to design the container crane.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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