Martinez-Garcia, Eva;Marigorta, Eduardo Blanco;Gayo, Jorge Parrondo;Navarro-Manso, Antonio
Structural Engineering and Mechanics
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v.78
no.5
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pp.519-528
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2021
One of the most efficient designs of solar trackers for photovoltaic panels is the single-axis tracker, which holds the panels along a torque tube that is driven by a motor at the central section. These trackers have evolved to become extremely slender structures due to mechanical optimization against static load and the need of cost reduction in a very competitive market. Owing to the corresponding decrease in mechanical resistance, some of these trackers have suffered aeroelastic instability even at moderate wind speeds, leading to catastrophic failures. In the present work, an analytical and experimental approach has been developed to study that phenomenon. The analytical study has led to identify the dimensionless parameters that govern the motion of the panel-tracker structure. Also, systematic wind tunnel experiments have been carried out on a 3D aeroelastic scale model. The tests have been successful in reproducing the aeroelastic phenomena arising in real-scale cases and have allowed the identification and a close characterization of the phenomenon. The main results have been the determination of the critical velocity for torsional galloping as a function of tilt angle and a calculation methodology for the optimal sizing of solar tracker shafts.
The lateral component of turbulence and the vortices shed in the wake of a structure result in introducing dynamic wind load in the acrosswind direction and the resulting level of motion is typically larger than the corresponding alongwind motion for a dynamically sensitive structure. The underlying source mechanisms of the acrosswind load may be classified into motion-induced, buffeting, and Strouhal components. This study proposes a frequency domain framework to decompose the overall load into these components based on output-only measurements from wind tunnel experiments or full-scale measurements. First, the total acrosswind load is identified based on measured acceleration response by solving the inverse problem using the Kalman filter technique. The decomposition of the combined load is then performed by modeling each load component in terms of a Bayesian filtering scheme. More specifically, the decomposition and the estimation of the model parameters are accomplished using the unscented Kalman filter in the frequency domain. An aeroelastic wind tunnel experiment involving a tall circular cylinder was carried out for the validation of the proposed framework. The contribution of each load component to the acrosswind response is assessed by re-analyzing the system with the decomposed components. Through comparison of the measured and the re-analyzed response, it is demonstrated that the proposed framework effectively decomposes the total acrosswind load into components and sheds light on the overall underlying mechanism of the acrosswind load and attendant structural response. The delineation of these load components and their subsequent modeling and control may become increasingly important as tall slender buildings of the prismatic cross-section that are highly sensitive to the acrosswind load effects are increasingly being built in major metropolises.
In this study, the 1/20 reduced-scale experiments using Froude scaling were conducted to investigate the effect of longitudinal ventilation on the variation of burning rate in tunnel fires. The methanol square pool fires with heat release rate ranging from 3.57 kW to 10.95 kW were used. The burning rate of fuel was obtained by measured mass using load cell and temperature distribution were measured by K-type theomocouples in order to investigate smoke movement. The wind tunnel was connected with one side of the tested tunnel, and logitudinal ventilation velocity in the tested tunnel was controlled by power of the wind tunnel. In methanol fire case, the increase in ventilation velocity decreased the turning rate due to the direct cooling of fire plume. For the same dimensionless velocity(V), homing rate decreased as the size of pool fire increased.
Wind tunnel tests are performed so as to investigate the aerodynamic drag characteristics of HEMU-400x, next generation Korean high speed train. The experiments of 1/20 scaled 5-car train model are done at 30, 40, 50, 60m/s with a normal bogie, a bogie cover, and a streamlined shape. The flat plate with knife edge are installed to minimize the effect of boundary layer of wind tunnel for the train model. The aerodynamic drag reduction was more by a streamlined shape than by a bogie cover from a normal bogie. Based on the experimental results, the aerodynamic drag of HEMU-400x test train(6-car) was predicted. It is prediceted that More bogie cover could reduce more aerodynamic drag of the test train in replacement of normal bogies.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.4
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pp.393-400
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2012
This paper deals with a development of 2-DOF flutter experiment equipment which represents a 2-DOF typical section model. For a conventional 2-DOF flutter experiment equipment, it is hard to observe flutter boundary clearly due to the complexity of the experiment equipment. To refine our flutter experiment equipment system, a compliant mechanism based torsional spring is used. Well-designed extruded aluminum pipe works as a torsional spring. SolidWorks and ANSYS are used for modeling, analysis and design of the torsional spring. With this designed torsional spring, the 2-DOF flutter experiment equipment is developed and wind tunnel tests are performed. Clear flutter boundary which is estimated by classical flutter analysis is observed in the experiments.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.12
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pp.1241-1248
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2004
This paper presents an acoustic source localization technique on 2D cavity model in flow using a phased microphone array. Investigation was performed on cavity flows of open and closed types. The source distributions on 2D cavity flow were investigated in an anechoic open-jet wind tunnel. The array of microphones was placed outside the flow to measure the far field acoustic signals. The optimum sensor placement was decided by varying the relative location of the microphones to improve the spatial resolution. Pressure transducers were flush-mounted on the cavity surface to measure the near-filed pressures. It is shown that the propagated far field acoustic pressures are closely correlated to the near-field pressures and their spectral contents are affected by the cavity parameter L/D.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.05a
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pp.469-472
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2007
Aeroacoustic sound induced from inter-couch spacing is an important contributor to interior noise generation for high speed trains. Especially the open space between mud-flap has significant impact from flow-structure interactions. To understand noise generation mechanism, experiments were performed using the wind tunnel. To find mud-flap parameters for minimal noise generations the various shape of the mud-flap was installed and its effects on the wall-pressure generation were investigated.
In this paper, the fairing effects on the aerodynamics stability of basic plate-girder sections are investigated trough wind tunnel tests. As basis sections, two types of $\pi$-type shape sections with aspect ratios(D/B) of 1/5 and 1/10 are employed as the basic sections. And three types of triangular fairings are applied such as right-angled triangle(F1), inverted right-angled triangle(F2) and regular triangle(F3). The effects of attack angle on the dynamic response of each section are also investigated. As the results of experiments, fairings F2 is most effective to suppress flutter phenomenon or vortex induced vibration among three types of fairings.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2012.04a
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pp.429-434
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2012
This paper deals with a development of 2-DOF flutter experiment equipment which represents a 2-DOF typical section model. For a conventional 2-DOF flutter experiment equipment, it is hard to observe flutter boundary clearly due to the complexity of the experiment equipment. To refine our flutter experiment equipment system, a compliant mechanism based torsional spring is used. Well-designed extruded aluminum pipe works as a torsional spring. SolidWorks and ANSYS are used for modeling, analysis and design of the torsional spring. With this designed torsional spring, the 2-DOF flutter experiment equipment is developed and wind tunnel tests are performed. Clear flutter boundary which is estimated by classical flutter analysis is observed in the experiments.
Heat transfer and pressure distribution for heat exchanger type of domestic gas boiler are different from shape, pitch, thickness of fin and array of pipe respectively. In order to measure the pressure distribution across the heat exchanger, a suction type wind tunnel was constructed and velocity distribution was measured for pilot tube(4 point) of rack type. The experiments were performed for 5 different air flow mass, rpm=3,6,9,12,15 and transverse axis of heat exchanger(x-length) is 5cm respectively. Results showed that above 9.5m/s, pressure distribution dispersion for wet type of heat exchanger is on the increase and above 5.5m/s, pressure distribution dispersion for dry type of heat exchanger is on the increase. Also, pressure distribution dispersion by comparing two different types heat exchanger, dry type of heat exchanger showed a higher augmentation than wet type of heat exchanger.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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