K.R. Sri Preethaa;N. Yuvaraj;Gitanjali Wadhwa;Sujeen Song;Se-Woon Choi;Bubryur Kim
Wind and Structures
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v.36
no.4
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pp.237-247
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2023
The emergence of high-rise buildings has necessitated frequent structural health monitoring and maintenance for safety reasons. Wind causes damage and structural changes on tall structures; thus, safe structures should be designed. The pressure developed on tall buildings has been utilized in previous research studies to assess the impacts of wind on structures. The wind tunnel test is a primary research method commonly used to quantify the aerodynamic characteristics of high-rise buildings. Wind pressure is measured by placing pressure sensor taps at different locations on tall buildings, and the collected data are used for analysis. However, sensors may malfunction and produce erroneous data; these data losses make it difficult to analyze aerodynamic properties. Therefore, it is essential to generate missing data relative to the original data obtained from neighboring pressure sensor taps at various intervals. This study proposes a deep learning-based, deep convolutional generative adversarial network (DCGAN) to restore missing data associated with faulty pressure sensors installed on high-rise buildings. The performance of the proposed DCGAN is validated by using a standard imputation model known as the generative adversarial imputation network (GAIN). The average mean-square error (AMSE) and average R-squared (ARSE) are used as performance metrics. The calculated ARSE values by DCGAN on the building model's front, backside, left, and right sides are 0.970, 0.972, 0.984 and 0.978, respectively. The AMSE produced by DCGAN on four sides of the building model is 0.008, 0.010, 0.015 and 0.014. The average standard deviation of the actual measures of the pressure sensors on four sides of the model were 0.1738, 0.1758, 0.2234 and 0.2278. The average standard deviation of the pressure values generated by the proposed DCGAN imputation model was closer to that of the measured actual with values of 0.1736,0.1746,0.2191, and 0.2239 on four sides, respectively. In comparison, the standard deviation of the values predicted by GAIN are 0.1726,0.1735,0.2161, and 0.2209, which is far from actual values. The results demonstrate that DCGAN model fits better for data imputation than the GAIN model with improved accuracy and fewer error rates. Additionally, the DCGAN is utilized to estimate the wind pressure in regions of buildings where no pressure sensor taps are available; the model yielded greater prediction accuracy than GAIN.
Vibrations in aerodynamic systems can lead to significant structural and performance issues. This paper presents a novel theorem for actively controlling aerodynamic vibrations through parametric stability analysis. The proposed approach models the aerodynamic system as a dynamic system with parametric excitation, allowing for the identification of stable and unstable regions in the parameter space. By strategically adjusting the system parameters, the vibrations can be effectively suppressed, enhancing the overall reliability and performance of the aerodynamic system. The theoretical underpinnings of the theorem are discussed, and the effectiveness of the approach is demonstrated through numerical simulations and experimental validation. The results show the potential of this method for practical implementation in various aerodynamic applications, such as aerospace engineering and wind turbine design.
Kim, Byoung-Wook;Kang, Shin-Il;Park, Jang-Hun;Song, Seung-Ho;Rho, Do-Hwan;Kim, Dong-Yong
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.04a
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pp.335-337
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2003
원격지에서 임의의 시스템을 제어하는 원격제어(teleoperation)는 자동화산업시스템을 비롯한 많은 분야에서 연구와 활용이 지속적으로 진행되고 있다. 본 논문에서 소개하는 원격 감시제어시스템은 인터넷을 이용 풍력발전기에 적용시킴으로써 카메라를 동해 현장상태를 상시 감시하고, 필요시 원격지 제어를 통해 시스템을 안정적으로 운용하는 데 목적이 있다. 대부분의 풍력발전시스템은 사람이 쉽게 접근하거나 거주하기 용이하지 않는 지역에 설치되고 있으며, 특히 수기 또는 그 이상의 풍력발전기를 운용하는 대규모 풍력발전단지(Wind Farm)에서는 풍력발전기에 따라 자체 현장관리사무소를 설치하고, 헌장관리사무소를 원격지의 중앙통제실에서 종합적으로 관리하는 상황을 고려하면 원격 감시제어시스템은 풍력발전시스템을 구성하는 데 있어 매우 필요한 시스템이라 할 수 있다.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.1
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pp.40-45
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2014
This paper suggests the optimal generation dispatch algorithm for ensuring voltage stability margin considering high wind energy injection. Generally, with wind generation being installed into the power system, we would have to consider several factors such as the voltage stability margin because wind turbine generators are mostly induction machines. If the proportion of wind generation increases in the power system increases this would affect the overall stability of the system including the voltage stability. This paper considers a specific system that is composed of two areas: area 1 and area 2. It is assumed that generation cost in area 1 is relatively higher than that in area 2. From an economic point of view generation in area 1 should be decreased, however, in the stability point of view the generation in area 2 should be decreased. Since the power system is a nonlinear system, it is very difficult to find the optimal solution and the genetic algorithm is adopted to solve the objective function that is composed of a cost function and a function concerned with voltage stability constraints. For the simulations, the New England system was selected. The algorithm is implemented and Python 2.5.
Abed, Younes;Bouzid, Djillali Amar;Bhattacharya, Subhamoy;Aissa, Mohammed H.
Earthquakes and Structures
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v.10
no.5
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pp.1143-1179
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2016
Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.
The sea of the Korean peninsula has undergone various marine changes, including naval vessels, naval operational aircrafts, air force fighters, coastal airports and airfields. In particular, salt directly affected by the marine environment, equipment operating under a high temperature / high speed as the gas turbine is the high temperature corrosion (Hot Corrosion) caused by sulfur components and salinity of the fuel used. When the height of the demister (air intake) is less than 7 m, the salinity of the salt entering the sea increases and the corrosion increases rapidly. In addition, the weapon systems operating in the East Sea than in the West Sea showed a 17% increase in the corrosion rate due to the relatively high salinity scattered by saline, wind, and wave. In order to minimize the salinity inflow, it should be operated at more than 13 m from the sea to minimize rapid hot corrosion.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.1
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pp.1-7
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2013
Structural design and analysis of a coiling arm unloading machine for submarine cable have been originally conducted in this study. Three-dimensional CAD modeling process is practically applied for the structural design in detail. Finite element method(FEM) and multi-body dynamics(MBD) analyses are also used to verify the safety and required motions of the designed coiling arm structure. The effective moving functions of the designed coiling arm with respect to rotational and radial motions are achieved by adopting bearing-roller mechanical parts and hydraulic system. Critical design loading conditions due to its self weight, carrying cables, offshore wind, and hydraulic system over operation conditions are considered for the present structural analyses. In addition, possible inclined ground conditions for the installation of the designed coiling arm are also considered to verify overturn stability. The present hydraulic type coiling arm system is originally designed and developed in this study. The developed coiling arm has been installed at a harbor, successfully tested its operational functions, and finished practical unloading mission of the submarine cable.
Kim, Ji-Yon;Dong, Kyung-Min;Song, Seung-Ho;Oh, Young-Jin;Choi, Seok-Woo;Shin, Chann;Rho, Do-Hwan
Proceedings of the KIEE Conference
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2002.07b
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pp.1355-1357
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2002
한국형 풍력발전기의 감시제어 시스템은 순시적인 발전 상황과 풍향, 풍속 등을 모니터링하는 기능뿐만 아니라, 인버터 시스템과 전력 변환 지령값을 전달하고, 인버터의 현재 상태를 감시하고 최적의 피치각라을 유지시켜주는 피치제어 시스템 등으로 구성되어 있다. 이러한 감시제어 시스템은 풍력발전기의 효율을 증가시킬뿐만 아니라 각종 예측이 불가능한 사고를 예방하는데 있어서 필수적이라 할 수 있다.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.9
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pp.814-822
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2013
For the fault diagnosis of a mechanical system, pattern recognition methods have being used frequently in recent research. Hidden Markov model(HMM) and artificial neural network(ANN) are typical examples of pattern recognition methods employed for the fault diagnosis of a mechanical system. In this paper, a hybrid method that combines HMM and ANN for the fault diagnosis of a mechanical system is introduced. A rotating blade which is used for a wind turbine is employed for the fault diagnosis. Using the HMM/ANN hybrid model along with the numerical model of the rotating blade, the location and depth of a crack as well as its presence are identified. Also the effect of signal to noise ratio, crack location and crack size on the success rate of the identification is investigated.
전력설비에 대한 접지시스템의 근본 목적은 인체에 대한 안정성의 확립과 설비의 기능 향상을 위하여 사고 발생 시 고장 전류를 대지로 안전하고 신속하게 방전시키는데 그 목적이 있다. 풍력발전기 접지설계 시 고려해야 할 중요한 설계 요소는 토양조건, 대지저항률의 측정과 분석, 고장전류, 안전전압 결정 등이 있으며, 이러한 설계 파라미터 가운데 대지저항률은 접지설계 방법 및 물량에 미치는 영향이 결코 작지 않으므로 이에 대한 정확한 측정과 분석을 통하여 효율적인 접지 설계를 시행할 수 있어야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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