In this study, wind data such as speeds, loads and potential of Muğla which is located in the southwest of Turkey were statistically analyzed. The wind data which consists of hourly wind speed between 2010 and 2013 years, was measured at the 10-meters height in four different ground stations (Datça, Fethiye, Marmaris, Köyceğiz). These stations are operated by The Turkish State Meteorological Service (T.S.M.S). Furthermore, wind data was analyzed by using Log-Normal and Gamma distributions, since these distributions fit better than Weibull, Normal, Exponential and Logistic distributions. Root Mean Squared Error (RMSE) and the coefficients of the goodness of fit (R2) were also determined by using statistical analysis. According to the results, extreme wind speed in the research area was 33 m/s at the Datça station. The effective wind load at this speed is 0.68 kN/㎡. The highest mean power densities for Datça, Fethiye, Marmaris and Köyceğiz were found to be 46.2, 1.6, 6.5 and 2.2 W/㎡, respectively. Also, although Log-normal distribution exhibited a good performance i.e., lower AD (Anderson - Darling statistic (AD) values) values, Gamma distribution was found more suitable in the estimation of wind speed and power of the region.
Recently, a project to build a carbon zero island with no carbon emissions has been carried out by replacing diesel generators with renewable energy sources in island areas where diesel generators supplied local loads as independent systems. To minimize damage to the lives of islanders, low noise wind generators should be installed by adjusting the rated speed. In islands with low loads, wind turbines that are more efficient than medium-sized wind turbines should be installed. In this study, the generator field analysis and characteristics were analyzed to develop 230 kW-class low wind medium-wind turbine technology. The electromagnetic field analysis program used Maxwell. As a result, the cogging torque was reduced, and the initial maneuver wind speed and loss value were lowered. Hence, the output amount was increased with high efficiency.
A procedure for the predictive control for structural vibration control in building subject to wind loads is presented. The building motions are modeled by the first mode of the response. Wind velocities are generated by the simulation using power spectral density function. Predictive control algorithm is the discrete-time formulation and that is developed as a control strategy that computes the control signal which makes the predicted process output equal to a desired process output. Results on the reduction of the dynamic response and control effectiveness of the algorithm are presented and discussed.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.367-375
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2020
This paper presents an integrated analysis about dynamic performance of a Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) OC4 DeepCwind with semi-submersible platform under real sea environment. The emphasis of this paper is to investigate how the wave mean drift force and slow-drift wave excitation load (Quadratic transfer function, namely QTF) influence the platform motions, mooring line tension and tower base bending moments. Second order potential theory is being used for computing linear and nonlinear wave effects, including first order wave force, mean drift force and slow-drift excitation loads. Morison model is utilized to account the viscous effect from fluid. This approach considers floating wind turbine as an integrated coupled system. Two time-domain solvers, SIMA (SIMO/RIFLEX/AERODYN) and FAST are being chosen to analyze the global response of the integrated coupled system under small, moderate and severe sea condition. Results show that second order mean drift force and slow-drift force will drift the floater away along wave propagation direction. At the same time, slow-drift force has larger effect than mean drift force. Also tension of the mooring line at fairlead and tower base loads are increased accordingly in all sea conditions under investigation.
Excitation mechanism of interference effect between two tall buildings is investigated with wind tunnel experiments. Synchronized building surface pressure and flow field measurements by particle image velocimetry (PIV) are conducted to explore the relationship between the disturbed wind flow field and the consequent wind load modification for twin buildings in tandem. This reveals evident excitation mechanisms for the fluctuating across-wind loads on the buildings. For small distance (X/D < 3) between two buildings, the disturbed flow pattern of impaired vortex shedding is observed and the fluctuating across-wind load on the downstream building decreases. For larger distance ($X/D{\geq}3$), strong correlation between the across-wind load of the downstream building and the oscillation of the wake of the upstream building is found. By further analysis with conditional sampling and phase-averaged techniques, the coherent flow structures in the building gap are clearly observed and the wake oscillation of the upstream building is confirmed to be the reason of the magnified across-wind force on the downstream building. For efficient PIV measurement, the experiments use a square-section high-rise building model with geometry scale smaller than the usual value. Interference factors for all three components of wind loads on the building models being surrounded by another identical building with various configurations are measured and compared with those from previous studies made at large geometry scale. The results support that for interference effect between buildings with sharp corners, the length scale effect plays a minor role provided that the minimum Reynolds number requirement is met.
This paper describes a procedure to develop fragility curves for woodframe structures subjected to lateral wind loads. The fragilities are cast in terms of horizontal displacement criteria (maximum drift at the top of the shearwalls). The procedure is illustrated through the development of fragility curves for one and two-story residential woodframe buildings in high wind regions. The structures were analyzed using a monotonic pushover analysis to develop the relationship between displacement and base shear. The base shear values were then transformed to equivalent nominal wind speeds using information on the geometry of the baseline buildings and the wind load equations (and associated parameters) in ASCE 7-02. Displacement vs. equivalent nominal wind speed curves were used to determine the critical wind direction, and Monte Carlo simulation was used along with wind load parameter statistics provided by Ellingwood and Tekie (1999) to construct displacement vs. wind speed curves. Wind speeds corresponding to a presumed limit displacement were used to construct fragility curves. Since the fragilities were fit well using a lognormal CDF and had similar logarithmic standard deviations (${\xi}$), a quick analysis to develop approximate fragilities is possible, and this also is illustrated. Finally, a compound fragility curve, defined as a weighted combination of individual fragilities, is developed.
Wind turbine tower has a very important role in wind turbine system as one of the renewable energy that has been attracting attention worldwide recently. Due to the growth of wind power market, advance and development of offshore wind system and getting huger capacity is inevitable. As a result, the vibration is generated at wind turbine tower by receiving constantly dynamic loads such as wind load and wave load. Among these dynamic loads, the mechanical load caused by the rotation of the blade is able to make relatively periodic load to the wind turbine tower. So natural frequency of the wind turbine tower should be designed to avoid the rotation frequency of the rotor according to the design criteria to avoid resonance. Currently research of the wind turbine tower, the precise research does not be carried out because of simplifying the structure of the other upper and lower. In this study, the effect of blade modeling differences are to be analyzed in natural frequency of wind turbine tower.
Badri, Abdulmonem A.;Hussein, Manar M.;Attia, Walid A.
Wind and Structures
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제20권5호
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pp.623-642
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2015
Several international codes have been developed for evaluating wind loads on structures; however, the wind structure interaction could not be accurately captured by these codes due to the gusty nature of wind and the dynamic behavior of structures. Therefore, the alternative wind tunnel testing was introduced. In this study, an introduction to the available approaches for wind load calculations for tall buildings was presented. Then, a comparative study between different codes: the Egyptian code, ECP 201-08, ASCE 7-05, BS 6399-2, and wind tunnel test results was conducted. An investigation has been carried out on two case studies tall buildings located within the Arabian Gulf region. Numerical models using (ETABS) software were produced to obtain the relation between codes analytical values and wind tunnel experimental test results for wind loads in the along and across wind directions. Results for the main structural responses including stories forces, shears, overturning moments, lateral displacements, and drifts were presented graphically in order to give clear comparison between the studied methods. The conclusions and recommendations for future works obtained from this research are finally presented to help improving Egyptian code provisions and show limitations for different cases.
This paper presents a wind tunnel study of wind loads of the large billboard structures with two-plate and three-plate configurations. Synchronous dynamic pressures on the surfaces of plates are measured, and the characteristics of local pressures, integrated forces on each individual plate and on the overall structures are investigated. The influences of wind direction and plate configuration on wind load characteristics, and the contributions of overall crosswind load and torque to the stress responses are examined. The results showed that the wind load characteristics of windward plate in both two- and three-plate configurations are very similar. The contribution of overall crosswind load makes the total resultant force from both alongwind and crosswind loads less sensitive to wind direction in the case of three-plate configuration. The overall torque is lower than the value specified in current codes and standards, and its contribution is less significant in both two-plate and three-plate configurations.
Aly, Aly Mousaad;Fossati, Fabio;Muggiasca, Sara;Argentini, Tommaso;Bitsuamlak, Girma;Franchi, Alberto;Longarini, Nicola;Crespi, Pietro;Chowdhury, Arindam Gan
Wind and Structures
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제17권1호
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pp.69-85
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2013
With the sustainability movement, vegetated building envelopes are gaining more popularity. This requires special wind effect investigations, both from sustainability and resiliency perspectives. The current paper focuses on wind load estimation on small- and full-scale trees used as part of green roofs and balconies. Small-scale wind load assessment was carried out using a wind tunnel testing in a global-effect study to understand the interference effects from surrounding structures. Full-scale trees were investigated at a large open-jet facility in a local-effect study to account for the wind-tree interaction. The effect of Reynolds number combined with shape change on the overall loads measured at the base of the trees (near the roots) has been investigated by testing at different model-scales and wind speeds. In addition, high-speed tests were conducted to examine the security of the trees in soil and to assess the effectiveness of a proposed structural mitigation system. Results of the current research show that at relatively high wind speeds the load coefficients tend to be reduced, limiting the wind loads on trees. No resonance or vortex shedding was visually observed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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