The final site of offshore wind power plant should be decided by comprehensive examination of various conditions such as wind resource, sea depth, geology, grid connection, social circumstance and environmental issue. Wind condition is typically regarded as the most important factor because wind energy increases in proportion to wind velocity and it directly relates to the amount of power output, efficiency of power plant and profitability. Advanced countries in the offshore wind power sector such as Denmark, UK and Germany, they are analyzing wind resource accurately by installing the meteorological mast in the ocean in order to get the optimal type of wind turbine and maximum generation efficiency. Also, it is made much of designing offshore power plant on the basis of actual measurement by met-mast and those wind farms have a chance to get the loan with reduced interest rate in project financing. In Korea, the HEMOSU-1 is installed in the ocean around Wido island to analyze wind resource of test bed of 100MW offshore wind power on october last year. This paper deals with the design and construction procedure of the first met-mast in Korea and also shows the site characteristics of test bed. Therefore, this paper will give useful information to local governments and private business sector who are trying to construct offshore wind farm and it can also be a good reference for the following projects of meteorological mast in near future.
Wind field in mountainous regions demonstrates unique distribution characteristic as compared with the wind field of the flat area, wind load and wind effect are the key considerations in structural design of television towers situated in mountainous regions. The television tower to be constructed is located at the top of Xiushan Mountain in Nanjing, China. In order to investigate the impact of terrain factors of hilltops on wind loads, firstly a wind tunnel test was performed for the mountainous area within 800m from the television tower. Then the tower basal forces such as bending moments and shear strength were obtained based on high frequency force balance (HFFB) test. Based on the experiments, the improved method for determining the load combinations was applied to extract the response distribution patterns of foundation internal force and peak acceleration of the tower top, then the equivalent static wind loads were computed under different wind angles, load conditions and equivalent goals. The impact of terrain factors, damping ratio and equivalent goals on the wind load distribution of a television tower was discussed. Finally the equivalent static wind loads of the television tower under the 5 most adverse wind angles and 5 most adverse load conditions were computed. The experimental method, computations and research findings provide important references for the anti-wind design of high-rise structure built on hilltops.
Liman Yang;Cong Ye;Xu Yang;Xueyao Yang;Jian-ge Kou
Wind and Structures
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v.36
no.2
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pp.121-131
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2023
Aiming at the problem that fatigue characteristics of metal roof rely on local physical tests and lacks the cyclic load sequence matching with regional climate, this paper proposed a method of constructing the fatigue load spectrum based on integration of wind load model, measured data of long-span metal roof and climate statistical data. According to the turbulence characteristics of wind, the wind load model is established from the aspects of turbulence intensity, power spectral density and wind pressure coefficient. Considering the influence of roof configuration on wind pressure distribution, the parameters are modified through fusing the measured data with least squares method to approximate the actual wind pressure load of the roof system. Furthermore, with regards to the wind climate characteristics of building location, Weibull model is adopted to analyze the regional meteorological data to obtain the probability density distribution of wind velocity used for calculating wind load, so as to establish the cyclic wind load sequence with the attributes of regional climate and building configuration. Finally, taking a workshop's metal roof as an example, the wind load spectrum is constructed according to this method, and the fatigue simulation and residual life prediction are implemented based on the experimental data. The forecasting result is lightly higher than the design standards, consistent with general principles of its conservative safety design scale, which shows that the presented method is validated for the fatigue characteristics study and health assessment of metal roof.
Low-rise structures are generally immersed within the roughness layer of the atmospheric boundary layer flows and represent the largest class of the structures for which wind loads for design are being obtained from the wind standards codes of distinct nations. For low-rise buildings, wind loads are one of the decisive loads when designing a roof. For the case of cylindrical roof structures, the information related to wind pressure coefficient is limited to a single span only. In contrast, for multi-span roofs, the information is not available. In this research, the numerical simulation has been done using ANSYS CFX to determine wind pressure distribution on the roof of low-rise cylindrical structures arranged in rectangular plan with variable spacing in accordance with building width (B=0.2 m) i.e., zero, 0.5B, B, 1.5B and 2B subjected to different wind incidence angles varying from 0° to 90° having the interval of 15°. The wind pressure (P) and pressure coefficients (Cpe) are varying with respect to wind incidence angle and variable spacing. The results of present numerical investigation or wind induced pressure are presented in the form of pressure contours generated by Ansys CFD Post for isolated as well as variable spacing model of cylindrical roofs. It was noted that the effect of wind shielding was reducing on the roofs by increasing spacing between the buildings. The variation pf Coefficient of wind pressure (Cpe) for all the roofs have been presented individually in the form of graphs with respect to angle of attacks of wind (AoA) and variable spacing. The critical outcomes of the present study will be so much beneficial to structural design engineers during the analysis and designing of low-rise buildings with cylindrical roofs in an isolated as well as group formation.
Kim, Jeongrok;Lee, Hyebin;Cho, Il-Hyoung;Kyong, Nam-Ho;Boo, Sung-Youn
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.31
no.5
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pp.325-334
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2017
This paper reports the conceptual design process for a floating metocean data measurement system (FMDMS) for measuring wind information at sea. The FMDMS consists of three circular pontoons, columns, and a deck, which the LiDAR (lighting detection and ranging) is installed on. The dynamics of the mooring lines and motion responses of the FMDMS were analyzed using commercial codes such as WAMIT and OrcaFlex. One design criterion of the developed FMDMS was to maintain the motion responses as small as possible to enhance the LiDAR's accuracy. Starting with the preliminary design parameters such as the FMDMS's principal dimensions, weight, and important parameters of mooring system, we checked whether the FMDMS met the design requirements at each design stage, and then made modifications as necessary. The developed FMDMS showed a large pitch behavior for a small heave motion.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.21
no.1
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pp.51-59
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2021
In this paper, the effect of the turbulence intensity in across-wind direction on the wind load in CFD(Computational fluid dynamics) simulation was analyzed. 'Ansys fluent' software was used for CFD simulation. And the fluctuating wind speed applied to the simulation was generated according to Korean Design Standard and Von Karman wind turbulence model. The turbulence intensity in across-wind direction for simulation was applied from 0 to 100% of the turbulence intensity in along-wind direction. The analysis results showed that the turbulence intensity in across-wind direction had a particularly great effect on the wind load in across-wind direction.
This paper focuses on the processes of wind flow in atmospheric boundary layer, to produce realistic full scale pressures for design of low-rise buildings. CFD with LES turbulence closure is implemented on a scale 1:1 prototype building. A proximity study was executed computationally in CFD with LES that suggests new recommendations on the computational domain size, in front of a building model, apart from common RANS-based guidelines (e.g., COST and AIJ). Our findings suggest a location of the test building, different from existing guidelines, and the inflow boundary proximity influences pressure correlation and reproduction of peak loads. The CFD LES results are compared to corresponding pressures from open jet, full scale, wind tunnel, and the ASCE 7-10 standard for roof Component & Cladding design. The CFD LES shows its adequacy to produce peak pressures/loads on buildings, in agreement with field pressures, due to its capabilities of reproducing the spectral contents of the inflow at 1:1 scale.
Park, Ji-Seong;An, Young-Jun;Lee, Cheol-Gyun;Kim, Jong-Wook;Jung, Sang-Yong
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.12
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pp.48-57
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2009
This paper presents optimal design of direct-driven PM wind generator using MADS (Mesh Adaptive Direct Search). Optimal design of the direct-driven PM Wind Generator, combined with MADS and FEM (Finite Element Method), has been performed to maximize the Annual Energy Production (AEP) over the whole wind speed characterized by the statistical model of the wind speed distribution. In particular, the newly applied MADS contributes to reducing the computation time when compared with Genetic Algorithm (GA) implemented with the parallel computing method.
High-speed shaft coupling in a wind power system transmits power and absorbs variations in length and spindle dislocation between the gearbox and generator. Furthermore, the coupling has an insulation function that prevents electrical corrosion caused by the flow of the generator's current into the gearbox and prevents overload resulting from sudden power failure from being transferred to the gearbox. Its design, functions, and part verification are described in the IEC61400 and GL Guidelines, which specify that the part must have a durability life of 20 years or longer under distance variation and axial misalignment between the gearbox and the generator. This study presents the design of a high-speed coupling through composite stiffness calculation, structural analysis, and comparative analysis of test and theory to identify the characteristics of high-speed coupling for a large-capacity 6 MW wind power generator. A prototype was fabricated by optimizing the manufacturing process for each part based on the design, and the reliability of the fabricated prototype was verified by evaluating the performance of the target quantitative evaluation items.
International conference on construction engineering and project management
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2022.06a
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pp.436-442
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2022
Hurricanes and tornadoes are the most destructive natural disasters in some central and southern states. Thus, storm shelters, which can provide emergency protections for low-rise building residents, are becoming popular nowadays. Both FEMA and ICC have published a series of manuals on storm shelter design. However, the authors found that the materials for related products in the market are heavyweight and hard to deliver and install; renovations are necessary. The authors' previous studies found that lightweight and high-performance composite materials can withstand extreme wind pressure, but some building codes are designated in wind-borne debris areas. In these areas, wind debris can reach greater than 100 mph speed. In addition, the impact damage on the composite materials is an increasing safety issue in many engineering fields; some can cause catastrophic results. Therefore, studying composite structures subjected to wind debris impact is essential. The finite element models are set up using the software Abaqus 2.0 to conduct the simulations to observe the impact resistance behavior of the carbon fiber composite sandwich panels. The selected wood debris models meet the FEMA requirements. The outcome of this study is then employed in future lab tests and compared with other material models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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