The impact of strong crosswind on the aerodynamic loads of a passenger train for different ground configurations

Јаки бочни ветрови могу утицати на стабилност воза приликом кретања и у појединим случајевима могу довести до превртања воза услед појачаних аеродинамичких сила и момената. Ризик од превртања узрокованог дејством ветра зависи како од аеродинамичких карактеристика возила тако и од инфраструктуре железничког коридора по коме воз саобраћа. Са инфраструктурне стране, места са високим насипима могу да доведу до повећања аеродинамичких коефицијената док се са стране возила појава превртања услед јаких бочних ветрова везује за осетљивост облика воза на дејство бочног ветра. У оквиру ове докторске тезе извршена је симулација струјања турбулентног бочног ветра око водећег вагона DF4D путничког воза за различите вредности угла скретања у случајевима статичког равног терена и насипа висине 6m. Будући да је аеродинамички аспект проблема блиско повезан са струјањем ваздуха око воза, ово струјање је разматрано као нестишљиво па је прорачун вршен коришћењем нестационарних Навије-Стоксових једначина осредњених Рејнолдсовом статистиком (RANS) у спрези са остваривим k-ε турбулентним моделом. Свих шест аеродинамичких коефицијената (бочне силе, силе отпора, силе узгона, момента вањања, момента пропињања и момента скретања) срачунати су за углове скретања у интервалу од 0° до 90°. Резултати су показали да свих шест аеродинамичких коефицијената имају више вредности у случају терена са насипом у компарацији са кретањем по равном терену. Срачунате вредности најзначајнијих аеродинамичких коефицијената, као што је аеродинамички коефицијент момента ваљања, монотоно расту са повећањем угла скретања до вредности угла скретања од 60° (у случају равног терена) односно 45° (у случају насипа) пре него што почну да опадају и/или показују асимптотско понашање. Такође, у оквиру дисертације разматрана је и зависност структуре струјања од угла скретања. Природа струјања и његова структура визуелизоване су графичким приказом струјница и вектора брзине као и контурним приказом јачине вртложности,статичког притиска и тоталног притиска по попречном пресеку воза за различите вредности угла скретања. У оба случаја, резултати указују на повећање величине ротирајућих вртлога на страни воза у заветрини са повећањем угла скретања што доводи до стварања области ниског притиска на страни воза у заветрини односно до појаве високе бочне силе и момента ваљања. За исти угао скретања, величина ротирајућих вртлога на страни воза у заветрини је већа у сличају постојања насипа него у случају равног терена. У оквиру истраживања размотрена је и расподела коефицијента притиска по обиму попречног пресека воза за углове скретања у интервалу од 0° до 90° на различитим локацијама по дужини воза. Коначно, извршен је прорачун критичне брзине ветра за превртање (Vw-int), односно брзине ветра која доводи до стопроцентног растерећења точкова на шини у заветрини воза, коришћењем коефицијента аеродинамичког момента ваљања око шине у заветрини добијеног нумеричким (CFD) прорачуном. Циљ ове студије је скретање пажње Етиопијске железничке корпорације на значај утицаја бочног ветра на стабилност возила, односно на неопходност његовог разматрања у смислу безбедности и укључивање у националне стандарде.Strong crosswinds may affect the running stability of trains and cause the train to overturn via the amplified aerodynamic forces and moments. The risk of crosswind induced overturning depends on both the line infrastructure and the vehicles’ aerodynamic characteristics. On the infrastructure side, sites with high embankments may amplify the aerodynamic forces. On the vehicles side, the topic of train overturning due to cross wind exposure is closely linked to the crosswind sensitivity of the external shape of the train. In this doctoral thesis , a simulation of turbulent crosswind flows over the leading car of DF4D passenger train was performed at different yaw angles in static flat ground and 6m high embankment scenarios. The flow around the train was considered as incompressible and has been obtained by solving the incompressible form of the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations combined with the realizable k-epsilon turbulence model. All the six aerodynamic coefficients such as the side force, drag force, lift force, rolling moment, pitching moment and yaw moment coefficients were calculated for yaw angles ranging from 0° to 90°. The result shows that higher value for all the six aerodynamic coefficients were found in case of embankment compared to the flat ground case. The computed value of the most critical aerodynamic coefficients, such as the rolling moment coefficient increase steadily with yaw angle till about 60° (in flat ground case) and 42.5° (in embankment case) before starting to fall and/or exhibit an asymptotic behavior. The dependence of the flow structure on yaw angle has been also presented. The nature of the flow field and its structure depicted by streamline patterns, velocity vectors, contours of vorticity magnitude, contours of static pressure and total pressure along the train’s cross-sections were presented for different yaw angles. In both cases, the results showed that magnitude of rotating vortex in the leeward side increased with increasing yaw angle which leads to the creation of a low pressure region in the leeward side of the train causing high side force and roll moment. For the same yaw angle, the magnitude of rotating vortex in the leeward side in case of embankment is higher than the flat ground case. In addition, the pressure coefficient around the circumference of the train at different locations along its length was computed for yaw angles of 0° to 90°. Finally, the intrinsic roll-over wind speed (Vw-int) for the vehicle, which is a wind speed just sufficient to cause 100% unloading of the wheels on the windward side of the vehicle, has been determined using the CFD calculated aerodynamic rolling moment coefficient about the lee rail. The purpose of this doctoral thesis is to encourage the Ethiopian railway corporation to recognize the crosswind stability for rail vehicles as a safety relevant topic and have a standard which prescribes design and maintenance requirements for railway vehicles to ensure acceptable resistance against overturning in extreme wind conditions

Aerodynamic characteristics of high speed train under turbulent cross winds: A numerical investigation using unsteady-RANS method

Usled trenda povećanja brzina i smanjenja mase modernih vozova velikih brzina neophodno je razmatrati dejstvo jakih bočnih vetrova na njihovu aerodinamiku. Jaki bočni vetrovi mogu uticati na stabilnost ovih vozova usled povećanja aerodinamičke sile i momenta. U ovoj analizi sprovedene su numeričke simulacije turbulentnih bočnih vetrova koji duvaju preko prvog i poslednjeg vagona brzog voza ICE-2 pri različitim uglovima skretanja. Problemi stabilnosti voza su blisko vezani za strujno polje oko voza. Okolni fluid smatran je nestišljivim, a strujno polje oko voza dobijeno je rešavanjem nestacionarnih Rejnoldsovih jednačina (RANS) u kombinaciji sa realizable k-epsilon turbulentnim modelom. Aerodinamički koeficijenti važni za ovu analizu, koeficijent sile klizanja i momenta skretanja, izračunati su za uglove skretanja u opsegu od -30° do 60° i upoređeni sa rezultatima dobijenim u aerotunelu. Kvalitativna analiza zavisnosti strujnih struktura od ugla skretanja je takođe sprovedena i prikazana.Increasing velocity combined with reduced mass of modern high speed trains poses the question of influence of strong cross winds on its aerodynamics. Strong cross winds may affect the running stability of high speed trains via the amplified aerodynamic forces and moments. In this study, simulations of turbulent cross wind flows over the leading and end car of ICE-2 high speed train have been performed at different yaw angles The train aerodynamic problems are closely associated with the flows occurring around train. The flow around the train has been considered as incompressible and was obtained by solving the incompressible form of the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations combined with the realizable k-epsilon turbulence model. Important aerodynamic coefficients such as the side force and rolling moment coefficients have been calculated for yaw angles ranging from -30° to 60° and compared to results obtained from wind tunnel tests. The dependence of the flow structure on yaw angle has also been presented

Numerical and analytical investigation of vertical axis wind turbine

Većina istraživanja vezanih za vetroturbine su fokusirana na precizno određivanje njihove efikasnosti. U radu je istaknut napredak koji je ostvaren u razvoju aerodinamičkih modela za analizu vetroturbina sa vertikalnom osom obrtanja, analizi strujanja vazduha kroz strujne cevi. Izvedena je numerička i analitička analiza performansi za nevitoperenu NACA0012 lopaticu vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja. Numerička simulacija je urađena za nestacionarno, dvodimenziono strujanje oko modela vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pomoću softvera FLUENT rešavanjem Rejnoldsovih jednačina. Naposletku, izvršeno je poređenje rezultata dobijenih primenom CFD-a i DMST analitičkog modela. Rezultati dobijeni na ova dva načina su ukazali na postojanje minimalnih ili negativnih obrtnih momenata i performansi pri niskim koeficijentima rada rotora, što implicira otežano samopokretanje rotora analizirane konfiguracije sa NACA0012 aeroprofilom.The majority of wind turbine research is focused on accurately efficiency prediction. This work highlights the progress made in the development of aerodynamic models for studying Vertical-Axis Wind Turbines (VAWTs) with particular emphasis on stream tube approach. Numerical and analytical investigation is conducted on straight blade fixed pitch VAWT using NACA0012 airfoil as a blade profile to assess its performance. Numerical simulation is done for two-dimensional unsteady flow around the same VAWT model using ANSYS FLUENT by solving Reynolds- averaged Navier-Stokes equations. Finally, comparison of the analytical results using double multiple stream tube (DMST) model with computational fluid dynamics (CFD) simulation has been done. Both the CFD and DMST results have shown minimum and/or negative torque and performance at lower tip speed ratios for the modeled turbine, which implies the inability of NACA0012 to self start

Aerodynamic characteristics of high speed train under turbulent cross winds: A numerical investigation using unsteady-RANS method

Usled trenda povećanja brzina i smanjenja mase modernih vozova velikih brzina neophodno je razmatrati dejstvo jakih bočnih vetrova na njihovu aerodinamiku. Jaki bočni vetrovi mogu uticati na stabilnost ovih vozova usled povećanja aerodinamičke sile i momenta. U ovoj analizi sprovedene su numeričke simulacije turbulentnih bočnih vetrova koji duvaju preko prvog i poslednjeg vagona brzog voza ICE-2 pri različitim uglovima skretanja. Problemi stabilnosti voza su blisko vezani za strujno polje oko voza. Okolni fluid smatran je nestišljivim, a strujno polje oko voza dobijeno je rešavanjem nestacionarnih Rejnoldsovih jednačina (RANS) u kombinaciji sa realizable k-epsilon turbulentnim modelom. Aerodinamički koeficijenti važni za ovu analizu, koeficijent sile klizanja i momenta skretanja, izračunati su za uglove skretanja u opsegu od -30° do 60° i upoređeni sa rezultatima dobijenim u aerotunelu. Kvalitativna analiza zavisnosti strujnih struktura od ugla skretanja je takođe sprovedena i prikazana.Increasing velocity combined with reduced mass of modern high speed trains poses the question of influence of strong cross winds on its aerodynamics. Strong cross winds may affect the running stability of high speed trains via the amplified aerodynamic forces and moments. In this study, simulations of turbulent cross wind flows over the leading and end car of ICE-2 high speed train have been performed at different yaw angles The train aerodynamic problems are closely associated with the flows occurring around train. The flow around the train has been considered as incompressible and was obtained by solving the incompressible form of the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations combined with the realizable k-epsilon turbulence model. Important aerodynamic coefficients such as the side force and rolling moment coefficients have been calculated for yaw angles ranging from -30° to 60° and compared to results obtained from wind tunnel tests. The dependence of the flow structure on yaw angle has also been presented

The impact of strong crosswind on the aerodynamic loads of a passenger train for different ground configurations

Јаки бочни ветрови могу утицати на стабилност воза приликом кретања и у појединим случајевима могу довести до превртања воза услед појачаних аеродинамичких сила и момената. Ризик од превртања узрокованог дејством ветра зависи како од аеродинамичких карактеристика возила тако и од инфраструктуре железничког коридора по коме воз саобраћа. Са инфраструктурне стране, места са високим насипима могу да доведу до повећања аеродинамичких коефицијената док се са стране возила појава превртања услед јаких бочних ветрова везује за осетљивост облика воза на дејство бочног ветра. У оквиру ове докторске тезе извршена је симулација струјања турбулентног бочног ветра око водећег вагона DF4D путничког воза за различите вредности угла скретања у случајевима статичког равног терена и насипа висине 6m. Будући да је аеродинамички аспект проблема блиско повезан са струјањем ваздуха око воза, ово струјање је разматрано као нестишљиво па је прорачун вршен коришћењем нестационарних Навије-Стоксових једначина осредњених Рејнолдсовом статистиком (RANS) у спрези са остваривим k-ε турбулентним моделом. Свих шест аеродинамичких коефицијената (бочне силе, силе отпора, силе узгона, момента вањања, момента пропињања и момента скретања) срачунати су за углове скретања у интервалу од 0° до 90°. Резултати су показали да свих шест аеродинамичких коефицијената имају више вредности у случају терена са насипом у компарацији са кретањем по равном терену. Срачунате вредности најзначајнијих аеродинамичких коефицијената, као што је аеродинамички коефицијент момента ваљања, монотоно расту са повећањем угла скретања до вредности угла скретања од 60° (у случају равног терена) односно 45° (у случају насипа) пре него што почну да опадају и/или показују асимптотско понашање. Такође, у оквиру дисертације разматрана је и зависност структуре струјања од угла скретања. Природа струјања и његова структура визуелизоване су графичким приказом струјница и вектора брзине као и контурним приказом јачине вртложности,статичког притиска и тоталног притиска по попречном пресеку воза за различите вредности угла скретања. У оба случаја, резултати указују на повећање величине ротирајућих вртлога на страни воза у заветрини са повећањем угла скретања што доводи до стварања области ниског притиска на страни воза у заветрини односно до појаве високе бочне силе и момента ваљања. За исти угао скретања, величина ротирајућих вртлога на страни воза у заветрини је већа у сличају постојања насипа него у случају равног терена. У оквиру истраживања размотрена је и расподела коефицијента притиска по обиму попречног пресека воза за углове скретања у интервалу од 0° до 90° на различитим локацијама по дужини воза. Коначно, извршен је прорачун критичне брзине ветра за превртање (Vw-int), односно брзине ветра која доводи до стопроцентног растерећења точкова на шини у заветрини воза, коришћењем коефицијента аеродинамичког момента ваљања око шине у заветрини добијеног нумеричким (CFD) прорачуном. Циљ ове студије је скретање пажње Етиопијске железничке корпорације на значај утицаја бочног ветра на стабилност возила, односно на неопходност његовог разматрања у смислу безбедности и укључивање у националне стандарде.Strong crosswinds may affect the running stability of trains and cause the train to overturn via the amplified aerodynamic forces and moments. The risk of crosswind induced overturning depends on both the line infrastructure and the vehicles’ aerodynamic characteristics. On the infrastructure side, sites with high embankments may amplify the aerodynamic forces. On the vehicles side, the topic of train overturning due to cross wind exposure is closely linked to the crosswind sensitivity of the external shape of the train. In this doctoral thesis , a simulation of turbulent crosswind flows over the leading car of DF4D passenger train was performed at different yaw angles in static flat ground and 6m high embankment scenarios. The flow around the train was considered as incompressible and has been obtained by solving the incompressible form of the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations combined with the realizable k-epsilon turbulence model. All the six aerodynamic coefficients such as the side force, drag force, lift force, rolling moment, pitching moment and yaw moment coefficients were calculated for yaw angles ranging from 0° to 90°. The result shows that higher value for all the six aerodynamic coefficients were found in case of embankment compared to the flat ground case. The computed value of the most critical aerodynamic coefficients, such as the rolling moment coefficient increase steadily with yaw angle till about 60° (in flat ground case) and 42.5° (in embankment case) before starting to fall and/or exhibit an asymptotic behavior. The dependence of the flow structure on yaw angle has been also presented. The nature of the flow field and its structure depicted by streamline patterns, velocity vectors, contours of vorticity magnitude, contours of static pressure and total pressure along the train’s cross-sections were presented for different yaw angles. In both cases, the results showed that magnitude of rotating vortex in the leeward side increased with increasing yaw angle which leads to the creation of a low pressure region in the leeward side of the train causing high side force and roll moment. For the same yaw angle, the magnitude of rotating vortex in the leeward side in case of embankment is higher than the flat ground case. In addition, the pressure coefficient around the circumference of the train at different locations along its length was computed for yaw angles of 0° to 90°. Finally, the intrinsic roll-over wind speed (Vw-int) for the vehicle, which is a wind speed just sufficient to cause 100% unloading of the wheels on the windward side of the vehicle, has been determined using the CFD calculated aerodynamic rolling moment coefficient about the lee rail. The purpose of this doctoral thesis is to encourage the Ethiopian railway corporation to recognize the crosswind stability for rail vehicles as a safety relevant topic and have a standard which prescribes design and maintenance requirements for railway vehicles to ensure acceptable resistance against overturning in extreme wind conditions

Delaminationseigenschaften von hierarchisch strukturierten Kohlefaser-Verbundwerkstoffen mit bio-inspirierter vertical orientierter Nanoverstärkung

Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersComposites materials often provide the best solution for structural applications, offering a good combination of mechanical properties and low weight. Carbon fiber reinforced polymer (CFRPs) composites are commonly used wherever high strength-to-weight ratio and stiffness (rigidity) are required, such as aerospace, superstructure of ships, automotive, sports equipment etc... However, typically in epoxy based CFRPs composite laminates, debonding between the carbon fiber and polymer matrix, delamination between the CFRP sheets and generally the relatively low toughness of composite laminates are often limitations. Many researchers tried to overcome this limitation by mimicking nature principles, leading to a new class of composites with improved toughness. Understanding the hierarchical structural elements in biological materials can serve for systematizing the development of bio-inspired materials with improved mechanical properties. The tubular structural element that is found in hierarchically organized chitin-based crab exoskeleton provides ductile attachment that helps to stitch the layers together and improves fracture toughness. In a similar fashion, producing carbon fiber composites that contain well sorted and oriented nano reinforcement elements such as carbon nanotubes (CNTs) or carbon nanofibers (CNFs) has great importance in utilizing the capabilities and exceptional properties of CNTs and CNFs. In this thesis, first, functionalized CNT/CNF were dispersed in epoxy resin using a Three Roll Mill. Then, carbon fiber reinforced polymers (CFRPs) with a mixture of epoxy thermosets and CNTs/CNFs as a polymer matrix were fabricated using layer-by-layer deposition method. Finally, delamination properties of hierarchically structured CFRPs with and without CNTs/CNFs were investigated to assess the mechanical properties. The vertically aligned CNT/CNF structures are expected to improve fracture toughness and energy absorption.Composites materials often provide the best solution for structural applications, offering a good combination of mechanical properties and low weight. Carbon fiber reinforced polymer (CFRPs) composites are commonly used wherever high strength-to-weight ratio and stiffness (rigidity) are required, such as aerospace, superstructure of ships, automotive, sports equipment etc... However, typically in epoxy based CFRPs composite laminates, debonding between the carbon fiber and polymer matrix, delamination between the CFRP sheets and generally the relatively low toughness of composite laminates are often limitations. Many researchers tried to overcome this limitation by mimicking nature principles, leading to a new class of composites with improved toughness. Understanding the hierarchical structural elements in biological materials can serve for systematizing the development of bio-inspired materials with improved mechanical properties. The tubular structural element that is found in hierarchically organized chitin-based crab exoskeleton provides ductile attachment that helps to stitch the layers together and improves fracture toughness. In a similar fashion, producing carbon fiber composites that contain well sorted and oriented nano reinforcement elements such as carbon nanotubes (CNTs) or carbon nanofibers (CNFs) has great importance in utilizing the capabilities and exceptional properties of CNTs and CNFs. In this thesis, first, functionalized CNT/CNF were dispersed in epoxy resin using a Three Roll Mill. Then, carbon fiber reinforced polymers (CFRPs) with a mixture of epoxy thermosets and CNTs/CNFs as a polymer matrix were fabricated using layer-by-layer deposition method. Finally, delamination properties of hierarchically structured CFRPs with and without CNTs/CNFs were investigated to assess the mechanical8

The impact of strong crosswind on the aerodynamic loads of a passenger train for different ground configurations

Јаки бочни ветрови могу утицати на стабилност воза приликом кретања и у појединим случајевима могу довести до превртања воза услед појачаних аеродинамичких сила и момената. Ризик од превртања узрокованог дејством ветра зависи како од аеродинамичких карактеристика возила тако и од инфраструктуре железничког коридора по коме воз саобраћа. Са инфраструктурне стране, места са високим насипима могу да доведу до повећања аеродинамичких коефицијената док се са стране возила појава превртања услед јаких бочних ветрова везује за осетљивост облика воза на дејство бочног ветра. У оквиру ове докторске тезе извршена је симулација струјања турбулентног бочног ветра око водећег вагона DF4D путничког воза за различите вредности угла скретања у случајевима статичког равног терена и насипа висине 6m. Будући да је аеродинамички аспект проблема блиско повезан са струјањем ваздуха око воза, ово струјање је разматрано као нестишљиво па је прорачун вршен коришћењем нестационарних Навије-Стоксових једначина осредњених Рејнолдсовом статистиком (RANS) у спрези са остваривим k-ε турбулентним моделом. Свих шест аеродинамичких коефицијената (бочне силе, силе отпора, силе узгона, момента вањања, момента пропињања и момента скретања) срачунати су за углове скретања у интервалу од 0° до 90°. Резултати су показали да свих шест аеродинамичких коефицијената имају више вредности у случају терена са насипом у компарацији са кретањем по равном терену. Срачунате вредности најзначајнијих аеродинамичких коефицијената, као што је аеродинамички коефицијент момента ваљања, монотоно расту са повећањем угла скретања до вредности угла скретања од 60° (у случају равног терена) односно 45° (у случају насипа) пре него што почну да опадају и/или показују асимптотско понашање. Такође, у оквиру дисертације разматрана је и зависност структуре струјања од угла скретања. Природа струјања и његова структура визуелизоване су графичким приказом струјница и вектора брзине као и контурним приказом јачине вртложности,статичког притиска и тоталног притиска по попречном пресеку воза за различите вредности угла скретања. У оба случаја, резултати указују на повећање величине ротирајућих вртлога на страни воза у заветрини са повећањем угла скретања што доводи до стварања области ниског притиска на страни воза у заветрини односно до појаве високе бочне силе и момента ваљања. За исти угао скретања, величина ротирајућих вртлога на страни воза у заветрини је већа у сличају постојања насипа него у случају равног терена. У оквиру истраживања размотрена је и расподела коефицијента притиска по обиму попречног пресека воза за углове скретања у интервалу од 0° до 90° на различитим локацијама по дужини воза. Коначно, извршен је прорачун критичне брзине ветра за превртање (Vw-int), односно брзине ветра која доводи до стопроцентног растерећења точкова на шини у заветрини воза, коришћењем коефицијента аеродинамичког момента ваљања око шине у заветрини добијеног нумеричким (CFD) прорачуном. Циљ ове студије је скретање пажње Етиопијске железничке корпорације на значај утицаја бочног ветра на стабилност возила, односно на неопходност његовог разматрања у смислу безбедности и укључивање у националне стандарде.Strong crosswinds may affect the running stability of trains and cause the train to overturn via the amplified aerodynamic forces and moments. The risk of crosswind induced overturning depends on both the line infrastructure and the vehicles’ aerodynamic characteristics. On the infrastructure side, sites with high embankments may amplify the aerodynamic forces. On the vehicles side, the topic of train overturning due to cross wind exposure is closely linked to the crosswind sensitivity of the external shape of the train. In this doctoral thesis , a simulation of turbulent crosswind flows over the leading car of DF4D passenger train was performed at different yaw angles in static flat ground and 6m high embankment scenarios. The flow around the train was considered as incompressible and has been obtained by solving the incompressible form of the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations combined with the realizable k-epsilon turbulence model. All the six aerodynamic coefficients such as the side force, drag force, lift force, rolling moment, pitching moment and yaw moment coefficients were calculated for yaw angles ranging from 0° to 90°. The result shows that higher value for all the six aerodynamic coefficients were found in case of embankment compared to the flat ground case. The computed value of the most critical aerodynamic coefficients, such as the rolling moment coefficient increase steadily with yaw angle till about 60° (in flat ground case) and 42.5° (in embankment case) before starting to fall and/or exhibit an asymptotic behavior. The dependence of the flow structure on yaw angle has been also presented. The nature of the flow field and its structure depicted by streamline patterns, velocity vectors, contours of vorticity magnitude, contours of static pressure and total pressure along the train’s cross-sections were presented for different yaw angles. In both cases, the results showed that magnitude of rotating vortex in the leeward side increased with increasing yaw angle which leads to the creation of a low pressure region in the leeward side of the train causing high side force and roll moment. For the same yaw angle, the magnitude of rotating vortex in the leeward side in case of embankment is higher than the flat ground case. In addition, the pressure coefficient around the circumference of the train at different locations along its length was computed for yaw angles of 0° to 90°. Finally, the intrinsic roll-over wind speed (Vw-int) for the vehicle, which is a wind speed just sufficient to cause 100% unloading of the wheels on the windward side of the vehicle, has been determined using the CFD calculated aerodynamic rolling moment coefficient about the lee rail. The purpose of this doctoral thesis is to encourage the Ethiopian railway corporation to recognize the crosswind stability for rail vehicles as a safety relevant topic and have a standard which prescribes design and maintenance requirements for railway vehicles to ensure acceptable resistance against overturning in extreme wind conditions

Wind energy resource development in Ethiopia as an alternative energy future beyond the. dominant hydropower

Over the centuries, energy has been supplied by wood, coal, oil and natural gas, as well as by uranium. All these energy sources are limited and create pollution problems. This has led countries to focus on a sustainable and cleaner energy sources. Wind energy is rapidly emerging as one of the most cost-effective forms of renewable energy with very significant increases in annual installed capacity around the world. In this paper, authors have tried to review the current state of wind power utilization in Ethiopia. First, a brief overview is given on the Ethiopian electric power sector in order to gain insight into the main energy sources of the country and installed electric power capacities. Wind energy potential and current energy policy in Ethiopia were discussed respectively in the subsequent sections. Finally, short reviews of the ongoing and planned wind energy together with other renewable energy projects are given. Ethiopia, a country that relies on hydroelectric plants for the bulk of its power, is now developing significant wind energy capacities. Lack of reliable wind data covering the entire country has been one of the reasons for limited application of wind energy in Ethiopia, but recently studies have shown that Ethiopia has substantial potential to generate electricity from wind, geothermal and hydropower. Considering the substantial wind resource in the country, the government has committed itself to generate power from wind plants by constructing eight wind farms with total capacities of 1116 MW together with a number of hydropower plants over the five year Growth and Transformation Plan (GTP) period from 2011 to 2015. This development of wind power is a part of the current energy sector policy of the country that aims at a five-fold increase in renewable energy production by the end of 2015