Predicting Wind Loads for FPSO Tandem Offloading Using CFD

2010 ◽  
Author(s):  
Arjen Koop ◽  
Christiaan Klaij ◽  
Guilherme Vaz
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Flow Direction ◽  
Wind Loads ◽  
Wind Tunnel Experiments ◽  
Versus Block ◽  
Main Flow Direction ◽  
Set Up ◽  
Icem Cfd ◽  
Steady State Solutions ◽  
Tandem Offloading

To assess the applicability and accuracy of CFD calculations on typical offshore configurations the wind loads for FPSO tandem offloading is investigated. Within the OO1 JIP windtunnel experiments have been carried out for FPSO’s with different deck configurations behind which a shuttle tanker was positioned. For the CFD calculations presented in this paper one specific set-up is chosen, i.e. a fully-loaded, barge-shaped FPSO with 5 square blocks on the deck and a ballast loaded shuttle tanker at distance 450m. The heading with respect to the main flow direction is 30 degrees for the FPSO and 0 degrees for the shuttle tanker, respectively. For the CFD calculations we choose to ‘model the model’, i.e. the same dimensions for the vessels and tunnel walls are chosen as in the wind-tunnel experiments as well as the same velocity, i.e. 25 m/s, which yields a Reynolds number equal to 2 million. Steady-state solutions are calculated for the FPSO alone at 30 degrees, the shuttle tanker alone at 0 degrees and the shuttle tanker at 0 degrees shielded by the FPSO at 30 degrees with a full-scale distance of 450m. CFX and the MARIN in-house code ReFRESCO are used to investigate the applicability of these tools. Furthermore, the use and accuracy of calculations with different mesh types are investigated by using hexahedral h-refined unstructured grids versus block-structured hexahedral grids, which are constructed with the grid generation packages Hexpress and ICEM-CFD, respectively. The comparison between experiments and computations shows that CFD can provide reasonable answers for the wind coefficients on single vessels. For wind shielding, considerations on the improvement of the overall accuracy of CFD calculations for this type of applications are also presented, as it is found to be difficult to obtain the same results as in the wind-tunnel.

scholarly journals Insights into the periodic gust response of airfoils

2019 ◽  
Vol 876 ◽  
pp. 237-263 ◽  
Author(s):  
Nathaniel J. Wei ◽  
Johannes Kissing ◽  
Tom T. B. Wester ◽  
Sebastian Wegt ◽  
Klaus Schiffmann ◽  
...  
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Transfer Functions ◽  
Reynolds Numbers ◽  
Streamwise Velocity ◽  
Wind Tunnel Experiments ◽  
Unsteady Forces ◽  
Boundary Layer Turbulence ◽  
Gust Loads ◽  
Set Up ◽  
Gust Response

The unsteady lift response of an airfoil in a sinusoidal gust has in the past been modelled by two different transfer functions: the first-order Sears function and the second-order Atassi function. Previous studies have shown that the Sears function holds in experiments, but recently Cordes et al. (J. Fluid Mech., vol. 811, 2017) reported experimental data that corresponded to the Atassi function rather than the Sears function. In order to clarify the observed discrepancy, the specific differences between these models are isolated analytically. To this end, data and analysis are confined to unloaded airfoils. These differences are related to physical gust parameters, and gusts with these parameters are then produced in wind-tunnel experiments using an active-grid gust generator. Measurements of the unsteady gust loads on an airfoil in the wind tunnel at Reynolds numbers ($Re_{c}$) of $2.0\times 10^{5}$ and $2.6\times 10^{5}$ and reduced frequencies between $0.09$ and $0.42$ confirm that the Sears and Atassi functions differ only in convention: the additional gust component of the Atassi problem can be scaled so that the Atassi function collapses onto the Sears function. These experiments, complemented by numerical simulations of the set-up, validate both models across a range of gust parameters. Finally, the influence of boundary-layer turbulence and the turbulent wake of the gust generator on experimental convergence with model predictions is investigated. These results serve to clarify the conditions under which the Sears and Atassi functions can be applied, and demonstrate that the Sears function can effectively model unsteady forces even when significant fluctuations in the streamwise velocity are present.

scholarly journals Aerodynamic Performance of an Adaptive GFRP Wind Barrier Structure for Railway Bridges

Materials ◽  
2020 ◽  
Vol 13 (18) ◽  
pp. 4214
Author(s):  
Yiqing Dai ◽  
Xuewei Dai ◽  
Yu Bai ◽  
Xuhui He
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Wind Loads ◽  
Barrier Structure ◽  
Wind Tunnel Experiments ◽  
Railway Bridges ◽  
Side Force ◽  
Moment Coefficient ◽  
Wind Barrier ◽  
Overturning Moment ◽  
Bridge Models

Wind barrier structures on railway bridges are installed to mitigate the wind effects on travelling trains; however, they cause additional wind loads and associated aerodynamic effects on the bridge. An innovative concept was developed for a wind barrier structure in this study that used a glass–fibre–reinforced polymer (GFRP) that may deform properly when subjected to a crosswind. Such deformation then allows for wind to pass, therefore reducing the wind loads transferred to the bridge. Wind tunnel experiments were conducted on a 1/40-scale train and bridge models with the proposed GFRP barrier subjected to airflow at different speeds up to 20 m/s. The side-force and overturning-moment coefficients of both the train and the bridge were evaluated to characterise the aerodynamic effects. The results show that favourable side-force and overturning-moment coefficients of the train were provided by wind barriers taller than 10 cm. The aerodynamic coefficients of the train were not significantly affected by the airflow speeds; meanwhile, the overturning-moment coefficient of the bridge decreased with the increase in airflow speed due to smaller wind resistance of the barrier after deformation. A numerical analysis was conducted on both the reduced- and full-scale models of the train–barrier–bridge system and the results supported the findings obtained from the wind tunnel experiments.

EFFECT OF HEIGHT AND ORIENTATION OF INTERFERING BUILDINGS ON WIND LOADS ON TALL BUILDINGS

2017 ◽  
Vol 4 (1) ◽  
Author(s):  
Bharat Chauhan ◽  
Ashok Ahuja
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Research Work ◽  
Tall Buildings ◽  
Relative Orientation ◽  
Force Balance ◽  
Wind Loads ◽  
Wind Tunnel Experiments ◽  
Cross Sectional ◽  
Sectional Shape ◽  
Component Force

The research work presented in this paper investigates the effect of interference on wind loads on a tall building (instrumented building) having rectangular cross-sectional shape due to the presence of two interfering buildings close to the instrumented building. The effect of interference on the instrumented building is studied with the variation of height and relative orientation of the interfering buildings with respect to the instrumented building. Wind tunnel experiments are undertaken using five component force balance load cell and the results are reported in the form of X-Y plots. The effect of interference in both shielding as well as enhancing the wind load on the instrumented building, is seen to increase with the increase in the height of the interfering building. Negative drag force is also observed in few cases where shielded part of the instrumented building is large. Value of torsion on the instrumented building is observed to be as high as ten times of that in the isolated case.

Wind loads on rainscreen walls: Boundary-layer wind tunnel experiments

2008 ◽  
Vol 96 (6-7) ◽  
pp. 1058-1073 ◽  
Author(s):  
Sudeesh Kala ◽  
T. Stathopoulos ◽  
K. Suresh Kumar
Keyword(s):  
Boundary Layer ◽  
Wind Tunnel ◽  
Wind Loads ◽  
Wind Tunnel Experiments

Estimation of nutrient movement caused by wind erosion on chernozem soils in wind tunnel experiments

2011 ◽  
Vol 60 (1) ◽  
pp. 87-102 ◽  
Author(s):  
Andrea Farsang ◽  
József Szatmári ◽  
Gábor Négyesi ◽  
Máté Bartus ◽  
Károly Barta
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Wind Erosion ◽  
Wind Tunnel Experiments ◽  
Chernozem Soils

Összefoglalva megállapítható, hogy nagyobb szélsebesség hatására több talajanyag erodálódott, és ezzel együtt megnőtt az áthalmozott tápanyag mennyisége is. Minden vizsgált szélsebesség esetében a szélerózió következtében 3–7%-kal megnőtt az 1 mm és annál nagyobb szemcsék, illetve aggregátumok aránya a kiindulási talajanyag felső 0–1 cm-es rétegében. A finomabb szemcse-, illetve aggregátum-átmérők esetén a fújatást követően csökkenést tapasztaltunk. A leginkább a 315 μm és az annál kisebb szemcsék aránya csökkent, átlagosan 1–2%-kal. A minták kémiai és fizikai elemzéseiből megállapítható, hogy a láda utáni humuszosabb, aggregátumosabb szerkezetű minták N-tartalma nagyobb, mint az alapmintáé. A fogók mintáiban nem tapasztaltunk feldúsulást egy vizsgált elem esetében sem, a fogókban összegyűlt talajanyag kálium- és foszfortartalma is kisebb volt, mint az alapmintáé. Ennek oka, hogy az itt csapdázódott üledékben kisebb a tápanyag-megkötődés helyéül szolgáló leiszapolható rész aránya, mint a kiindulási talajanyagban. A vizsgálatainkból látszik, hogy a szélerózió hatására a lebegtetve, illetve ugráltatva áthalmozott talajszemcsékkel és aggregátumokkal szállított humusz 500–3500 kg/ha nagyságrendben mozoghat a vizsgált csernozjom területen akár egyetlen szélesemény hatására is. A kálium-áthalmozódás mértéke elérheti a 100 kg/ha értéket, a foszforé a 70 kg/ha-t, a nitrogénveszteség mértéke pedig akár 200–300 kg/ha is lehet egy szélesemény alkalmával. E tápanyagmennyiség nagy része több száz méter, de akár kilométeres távolságokra is távozhat a területről. Az általunk végzett szélcsatornás vizsgálatok eredményei becslésnek tekinthetők, hiszen vizsgálatunk során növénymaradvány-mentes, szitált és légszáraz talajanyaggal dolgoztunk. A szitálás eredményeként csupán a 2 mm-es és annál kisebb aggregátumok maradtak meg, ami azonban az intenzív művelés alá vont, porosodott, leromlott szerkezetű talajfelszín körülményeit jól közelíti. Ugyanakkor a természetben zajló széleróziós eseményeknek a szélcsatorna-kísérlet csak leegyszerűsített modellváltozata, hiszen az általunk szimulált szélesemények 15 percig tartottak, s nem tudtunk széllökéseket előállítani, melyek a széleróziós események alakulásában nagy jelentőségűek. Ennek tudatában kell a kapott eredményeket értékelni, mégis érdemes velük foglalkozni. A terepi mérésekkel szemben a szélcsatornában végzett vizsgálatoknak éppen az a legfontosabb előnye, hogy ellenőrzött, kontrollált körülmények között végezzük a méréseket, így rengeteg olyan szempontot meg tudunk vizsgálni, amit terepi mérésekkel lehetetlen lenne. Ilyen szempontok a pontos szélsebesség és szélirány hatása, az erodált felület nagysága és tulajdonságai. Kutatásunk következő lépése a szélcsatornás kísérletekkel vizsgált mintaterületeken terepi, mobil szélcsatornás vizsgálatok végzése, valamint terepi üledékcsapdák elhelyezésével a valós szélesemények által elszállított talaj mennyiségének és minőségének meghatározása. Célunk mind pontosabb képet alkotni a hazai jó minőségű csernozjom talajok szélerózió okozta tápanyagveszteségének mértékéről. A mezőgazdasági művelés alatt álló csernozjom területek feltalajában a tápanyag és szerves anyag szélerózió útján történő mozgási törvényszerűségeinek feltárása több szempontból is hasznos: segítséget jelent a területi tervezésben, a defláció szempontjából optimális területhasználat és művelési módok meghatározásában. Képet kapunk arról, hogy a legnagyobb gazdasági potenciállal rendelkező termőtalajunk milyen veszélyeknek van kitéve, s hogy a nem megfelelő időben, nem megfelelő nedvességviszonyok mellett történő talajművelés következtében kialakuló szerkezetromlás (porosodás) miatti deflációs károk milyen tápanyagveszteséggel járhatnak együtt.

Wind Tunnel to Full Scale Mapping of Winds and Loads for Launch-Vehicle Ground Wind Loads

2021 ◽  
Author(s):  
Thomas G. Ivanco ◽  
Donald F. Keller ◽  
Jennifer L. Pinkerton
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Launch Vehicle ◽  
Full Scale ◽  
Wind Loads

scholarly journals Galloping Stability and Wind Tunnel Test of Iced Quad Bundled Conductors considering Wake Effect

2020 ◽  
Vol 2020 ◽  
pp. 1-15
Author(s):  
Xiaohui Liu ◽  
Ming Zou ◽  
Chuan Wu ◽  
Mengqi Cai ◽  
Guangyun Min ◽  
...  
Keyword(s):  
Wind Tunnel ◽  
Transmission Lines ◽  
Degrees Of Freedom ◽  
Wind Tunnel Test ◽  
Aerodynamic Coefficients ◽  
Wake Effect ◽  
Aerodynamic Coefficient ◽  
Set Up ◽  
The Stability ◽  
Three Degrees Of Freedom

A new quad bundle conductor galloping model considering wake effect is proposed to solve the problem of different aerodynamic coefficients of each subconductor of iced quad bundle conductor. Based on the quasistatic theory, a new 3-DOF (three degrees of freedom) galloping model of iced quad bundle conductors is established, which can accurately reflect the energy transfer and galloping of quad bundle conductor in three directions. After a series of formula derivations, the conductor stability judgment formula is obtained. In the wind tunnel test, according to the actual engineering situation, different variables are set up to accurately simulate the galloping of iced quad bundle conductor under the wind, and the aerodynamic coefficient is obtained. Finally, according to the stability judgment formula of this paper, calculate the critical wind speed of conductor galloping through programming. The dates of wind tunnel test and calculation in this paper can be used in the antigalloping design of transmission lines.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document