풍공학 관련 국제학술회의 소개

편집부 편집자 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.1

단경간 장대 현수교의 플러터 특성

박종화,고현무,조병완,이승우,김기남,이정한 한국풍공학회 2008 한국풍공학회지 Vol.12 No.2

Since the coupled flutter instability may lead to the collapse of the stiffened girder, its stabilization is the most important issue for the feasibility of long-span suspension bridges. Not only two dimensional section model tests on bimodal system but also the precise understanding on the generation mechanism of multi-mode coupled flutter instability is indispensible in order to effectively stabilize this divergent type vibration. In this study, the characteristics of coupled flutter instability in a single span suspension bridge are investigated from the viewpoints of the section model tests and the aeroelastic energy acting on stiffened girder, which is closely related to the flutter generation mechanism.

석탑 상륜부 진동 특성과 풍력산출에 관한 연구

황종국 한국풍공학회 2008 한국풍공학회지 Vol.12 No.2

The main objective of this paper is to investigate some questions regarding the dynamic characteristic of steeple in Korean stone pagoda. The steeple of Korean stone pagoda is composed usually stone ring and molded steel bar. Recent measurement data for weather have shown that the energy of typhoon are increased gradually. By this reason, the question has been raised as to the stability of stone pagoda. Especially, we must look more carefully into the vibration of steeple on stone pagoda. There has been no study that tried to figure out the vibration characteristic of steeple by wind. An one-sixth scale model is designed to perform wind tunnel test. For this model, we attempted force balance test. From force balance test, we figured out the vibration displacement of the top of steeple, maximum base shear, maximum overturning moment and wind force spectra. From force balance test, we figured out the maximum base shear of 6,800 N, the maximum overturning moment of 19,500 N-m. The analysis of spectra revealed that the magnitude of spectrum energy was not large and the unique phenomenon of spectrum energy was not figure out. So, one conclusion to draw is that the steeple of stone pagoda was safe for wind load. However, the vibration was caused by wind and the continuous vibration of steeple will show the decay of contact part. By this reason, it needs further consideration about the contact of steeple.

복합시스템 가로등용 소형 풍력 터빈 설계 및 성능 평가

이종훈,이연원,김영덕,박광열,최윤환,김정환 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.1

By both the cost increase of crude oil and the lack of natural fossil fuel nowadays, many countries and laboratories are conducting researches about the using of natural energies. On this tendency, we had a point of view on the development of streetlight using hybrid system which can simultaneously apply both wind and solar energy. In this study, we limited the development of the rotor blade for a 3 bladed type horizontal axis wind turbine (HAWT) because the solar cell for the generation of electric power could be easily bought in the market. We used the blade element method (BEM) to develop this rotor blade. And our simulation was carried out by CFD method for the estimation of its efficiency. As the results, the rotating period of the wake was increased with the rotating speed of rotor blade. And the wake of 3 bladed type HAWT showed two rotating motions - tip vortex and central vortex - with the increase of TSR number. Finally, we could find that the new rotor blade for the 3 bladed type HAWT was designed adequately because it indicated the required power at TSR number 6. 최근 천연화석 연료의 부족과 원유 원가의 상승에 의해 많은 국가와 연구실에서 자연에너지 이용에 대해 연구하고 있다. 이런 추세에 풍력 및 태양광 에너지를 동시에 이용하는 복합시스템을 사용한 가로등 개발에 초점을 맞추었다. 이 연구에서 태양광 발전을 위한 태양전지는 시중에서 쉽게 구입할 수 있기 때문에 3익 타입의 HAWT를 위한 로터 블레이드 개발로 한정하였다. 이 로터 블레이드의 개발을 위해 BEM을 이용하였고, 이에 대한 성능평가를 위해 CFD기법을 이용하였다

초고층 건축물의 진동사용성 평가기준의 검토 및 고찰

조강표,홍성일 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.1

This paper presents review on human comfort criteria in major codes and standards for tall buildings. In general, human comfort criteria of tall buildings have been used by magnitude of wind-induced acceleration response. Two different indexes in determination of the magnitude have been used: the peak value which occurs during a period of time and the rms value averaged over this same period. These distinctive acceleration indexes are discussed in detail and each criterium was reviewed and compared. The distinctions arisen because of the different wave forms, or acceleration signatures were addressed. It is described that which index of acceleration should be adopted in establishment of Korean human comfort criteria. In addition, some arguments from a technical standpoint that favor the use of each index are presented. 본 논문에서는 세계적으로 널리 사용되어지고 있는 초고층 건축물의 진동사용성 평가기준이 검토되었다. 초고층 건축물의 진동에 대한 사용성 평가기준은 바람에 의한 초고층 건축물의 가속도 응답의 크기로 나타내는 것이 일반적이다. 건축물의 가속도의 응답의 크기를 산정함에 있어서 두 가지의 서로 다른 척도, 즉 최대가속도 또는 RMS가속도를 각 기준에서 채택하고 있는데 이에 대한 상이점을 토의하고 각 국의 진동사용성 평가기준을 고찰함으로써 우리나라에는 어떤 진동사용성 평가기준이 적합한가에 대한 논의를 시작하고자 하였다. 그리고 건축물의 각기 다른 응답을 조사하여 최대가속도와 RMS가속도와 관계를 면밀히 검토하고 각각에 대해 기술적인 논거를 기술하였다.

바람의 난류에 대한 장대교량의 버페팅 응답 검토를 위한 수치해석

조영래,조재영,이학은 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.1

This study is focused on the buffeting response of a long span bridge in turbulent wind in the frequency domain, which may cause the fatigue and serviceability problems. In this paper, the power spectral density and elemental internal forces of the bridge structure are computed using the finite element method and random vibration theory. Development of computational codes for simulation of buffeting response analysis is presented. Several examples are simulated using the method presented in this study. The first example is considered a simply supported beam structure and compared with Scanlan’s method. It can be seen that the results of the present method have very good agreement. Finally, development of computational code is applied to two span continuous cable-stayed bridge. 본 연구는 바람의 난류에 의한 장대교량의 피로 및 사용성에 문제를 야기시킬수 있는 버페팅 현상에 대해 주파수 영역에서의 해석적 연구를 수행하였으며, 유한요소방법과 램던 이론에 의해 바람의 파워스펙트럼, 변동특성 및 교량 구조물의 응답을 산정하였다. 바람의 난류에 의한 버페팅 응답을 해석할 수 있는 전산 해석기술을 개발하였으며, 개발된 해석 프로그램을 통하여 예제를 수행하였다. 단순지지된 보 구조물에 대한 버페팅 응답을 수행하였으며, Scanlan의 해석방법과 비교, 검토한 결과 잘 일치하였다. 끝으로 2경간 연속 사장교에 대한 해석을 수행하였다.

가상경계법에 의한 3차원 지형 주위의 성층 유동 해석

최춘범,이승수,양경수,윤동혁 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.1

Density stratification is well known for variety of related phenomena in the atmospheric science. Interaction between density stratification and topographical terrain is of interest not only in the atmospheric science but also in aerodynamics of airplane and air pollution in urban area. However, the flow field in the density stratified fluid is mainly studied experimentally while analytic or numerical approaches are very rare. In this study, computational fluid dynamcis is utilized to understand the flow field in the density stratified fluid around 3 dimensional topography. As the numerical method, an immersed boundary method is employed to discretize the domain around hemisphere as well as Gaussian hill. The computations are performed for various Re and Fr as well as shape of the hill. Two hills in tandem are also modeled to analyse the effects of distance between them. The results show that vortex shedding behind the obstacle occurs at Fr<0.4 and the effects of Re diminishes while shedding is unified as the stratification is stronger. At Fr=0.2, the shedding frequency is nearly independent of the shape of the obstacles and converged to 0.19. It is also found that the vortex shedding occurs over all of lee ward face of hemisphere while it forms first on the upper part if lee ward face of 3 dimensional hill. 대기의 밀도 성층화는 대기 과학적 측면에서 다양한 현상을 유발하는 인자로 인식되어 오고 있다. 대기의 밀도 성층화와 지형의 상호 작용에 의한 현상은 비단 대기 과학적인 관심일 뿐 만 아니라 산악주위를 비행하는 항공기의 갑작스런 부침에도 영향을 미치며 간접적으로는 대기의 온도 역전현상으로 인해 도시 지역에 발생하는 대기 오염물질의 갈색 구름 (brown cloud)의 형성에도 영향을 미친다. 이와 같이 밀도 성층화는 건축, 토목, 환경, 해양, 기계와 관련된 유동에서 매우 중요한 역할을 하는 유동유발 인자이다. 하지만 밀도 성층이 관련된 유동의 해석은 국내에서는 극히 미미한 실정이고 외국에서는 실험을 중심으로 비교적 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 3차원 지형 주위의 밀도 성층 유동 현상을 이해하기 위하여 전산 유체역학을 통한 해석을 수행하였다. 수치 기법으로 가상 경계법을 사용하여 반구(hemisphere)와 3차원 축대칭 언덕(Gaussian hill) 주위 성층유동에 대한 해석을 수행하여 Re 및 Fr와 장애물의 형상 변화가 유동장에 주는 영향에 대해 중점을 두었다. 한 개의 장애물뿐 만 아니라 2개의 언덕이 주유동 방향으로 배열되어 있을 때 그 거리에 따른 상호작용이 연구되었으며 층류 영역에서 연구가 진행되었다. 연구 결과 Fr<0.4일 때 장애물 후류에서 와흘림이 발생하며 성층이 강해질수록 Re의 효과는 약해지고 와흘림의 성격은 일률화 된다. 특히 Fr=0.2일 때 St의 값이 형상에 조차 의존하지 않고 약 0.19로 수렴하는 결과를 낳았다. 상부로 갈수록 수평단면적이 급격히 감소하는 3차원 언덕의 형상적 특징은 Re를 감소시키는 효과를 발생시킨다. 이런 효과는 비성층 유동에서 잘 나타나고 있으며 같은 Re임에도 불구하고 3차원 언덕 주위의 유동 현상과 반구 주위의 유동현상이 서로 같지 않은 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라 3차원 언덕의 형상적 특징은 강성층에서 높이에 따른 와구조의 위상 변화를 유발한다. 반구의 경우 장애물의 상하부에서 거의 동시에 와류가 활성화되는 반면 3차원 언덕의 경우에는 언덕의 하부보다 상부에서 먼저 와류가 형성됨을 확인하였다.

고층 연돌에 작용하는 변동풍압력의 특징

함희정 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.1

고층건물에 작용하는 풍압은 시간과 공간적으로 불규칙적이며, 일반적으로 사용되는 통계적 수법(저차 모멘트 등) 및 퓨리어 해석 등으로는 이러한 복잡한 현상을 이해하기에 적합하지 않다. 본 연구에서는 고유직교함수전개법(Proper Orthogonal Decomposition)을 고층 연돌에 작용하는 변동압력에 적용하여, 변동 풍압 및 풍력의 숨어진 구조를 찾아내고 해석하였다. 이 연구로부터 풍방향과 풍직각 방향의 변동풍력은 극히 소수의 POD모드를 통하여 얻어짐을 알 수 있었다. 또한, 이 연구를 통하여 고층 연돌에 작용하는 주요한 대칭 및 비대칭 POD 모드의 물리적 의미를 의미를 파악할 수 있었다. The wind-induced dynamic building pressures fluctuate irregularly according to time and space, and it is not easy to understand the complex behaviors of the building pressures by using conventional analysis tools such as statistical data reduction procedures (e.g., low and high moments), Fourier transform technique, etc. In this study, the proper orthogonal decomposition (POD) technique is applied to wind pressures acting on a tall chimney model, and the hidden dominant structures of dynamic building pressures are found and interpreted. From this study, the following results are obtained: the along-wind and across-wind forces are dominated by a few POD modes, and the base forces can be reconstructed by these POD modes with minor errors. In the paper, the physical meanings of dominant symmetric and asymmetric modes for the chimney pressures are also presented

3차원 산악지형의 풍속할증영향에 관한 연구

조강표,홍성일,조기성 한국풍공학회 2006 한국풍공학회지 Vol.10 No.2

본 논문에서는 풍동실험을 수행하여 3차원 산악지형에서의 풍속할증현상을 정량적으로 평가하고자 한다. 풍동실험을 수행하기 위하여 건축구조설계기준에서 분류하고 있는 기울기에 준하여 다음의 5.71°, 11.31°, 16.70°, 21.80°, 26.57° 의 각각 다른 경사를 가진 5가지 산악지형모형을 제작하였다. 풍동실험결과 다양한 위치에서의 풍속할증계수를 산정할 수 있었다. 풍동실험결과를 바탕으로 풍속할증영역을 산정해 보면 수평거리의 영역은 산의 전지역, 수직거리의 영역은 산의 높이의 3.5배로 산정하였다. KBC(2005)의 풍속할증계수와 실험으로 얻은 풍속할증계수의 최대값을 비교한 결과 5.71°의 경사에서 실험값이 30%정도 크게 평가되었다. 실험결과를 바탕으로 산정한 풍속할증영역은 수평거리의 경우 5.71°~16.70°의 경사에서 KBC(2005)의 풍속할증적용범위를 넘어섰고, 수직거리의 경우 5.71°를 제외한 나머지 경사에서 KBC(2005)의 풍속할증적용범위를 넘는 것으로 확인되었다. In this paper, topographic factors over 3-dimensional hills were estimated through wind tunnel tests. Topographic models having five different slopes of 5.71°, 11.31°, 16.70°, 21.80°, and 26.57°, which were based on Korean Building Code(KBC(2005), were made for wind tunnel tests. From the result of wind tunnel tests, topographic factors over 3-dimensional hills were obtained at various locations, and the ranges of topographic effects were decided. The values of topographic factors obtained from the experiment were larger than those of KBC(2005) by 30% on the topographic model having the slope of 5.71°. In the case of the range of horizontal direction, the range of topographic effects from wind tunnel tests exceeded that of KBC(2005) for three slopes, 5,71°, 11.31°, and 16.70°, and in the case of the range of vertical direction, the range exceeded that of KBC(2005) for four slopes, except 5.71°.

“S”자 다리우스형 풍차의 블레이드개발에 관한 수치해석

김영덕,요하네스 조니,이영진,천희기,안서만 한국풍공학회 2010 한국풍공학회지 Vol.14 No.3

In this study, three-dimensional "S" shape blade Darrieus-type was originally designed by us considering with the aesthetic aspect. For this purpose, four kinds of the blade section model were divided to be analyzed using CFD to simulate flow-fields around the blade section with K-epsilon standard model. The numerical modeling of a fixed blade is set up in three-dimensional flow and pressure fields with the wind speed of 0〫 , 90〫 , 180〫〫 and 270〫 directions to investigated Torque and Power values. The overall efficiency comrison in the wind speed at 0° shown high percentages and the efficiency percentages of type A, B and C are higher than type D. 본 연구에서는 "S"자 다리우스 형 블레이드는 입체적 곡선의 형상으로 미적인면을 고려하여 독창적으로 고안 하였다. 실험용 모형제작을 위하여 4가지 단면 블레이드모형을 K-ɛ 표준 모델을 기초로 한 CFD 시뮬레이션을 통해 그 성능을 상대적으로 평가하였다. 수치해석은 풍향을 0〫 , 90〫 , 180〫〫 , 270〫 로 그 주위의 유동장과 압력장을 해석하였으며, 각 블레이드에 작용하는 Torque와 Power 값을 확인하였다. 블레이드의 효율은 전체적으로 풍향이 0°일 때 높게 나타났으며, Type D에 비해 Type A, B, C는 높은 것으로 나타났다.