Ind o n es ian Jou r n al  o f   E le ctric a l E n g in ee r ing   and  C o mp u t er  S c ienc e   V ol . 8 ,  No.  3 ,  Dec em be r   20 17 , p p .  7 5 6   ~  7 6 1   DO I: 1 0. 11 5 91 / i j ee c s .v 8 .i 3 . pp 7 5 6 - 7 6 1           7 56       Rec ei v ed   A ug us t   9 , 2 01 7 ;   Rev i s ed   O c to be r   2 5,   2 01 7 ;   A c c ep ted   Nov e mb er   1 3,  20 17   In v esti gat i on   of   th e  O p tim al  Pos itio n  of  W i nd  Se nso rs  and  W in d T urbi nes o n  A   B uild i ng :  A   Co mp ut a t ion al  Flu id  D y n amics   Stud y         L eon  Ch an * , M o h d  E q w an  Bin M o h d  Ro sla n   and  Ha ss an Bin   M o h amed   Dep a rtm e n t  o f  M e c h a n i c a l  En g i n e e r i n g ,  Uni v e rs i ti  T e n a g a  N a s i o n a l ,  Ka j a n g   4 3 0 0 0 ,    Corre s p o n d i n g  a u th o r ,  * e - m a i l :   l e o n c h a n @un i te n . e d u . m y       Ab strac t   M o s t  n u m e ri c a l  s tu d i e s   o n   fl o w  o v e r   b u i l d i n g s   s i m p l i f y   t h e  g e o m e try  o f  t h e   r o o f  a n d   a s s u m e   th a t  i t   i s   fl a t .  Th i s   m a y   l e a d   to   m i s r e p re s e n ta t i o n   o f  th e   fl o w  a s   th e   ro o f  o f  a c tu a l   b u i l d i n g s   c o n t a i n s   s o m e   s o r t  o f  ro u g h n e s s .  I n   th i s   s tu d y ,  th e   fl o w  o v e r   th e   a d m i n i s tr a ti v e   b u i l d i n g   o f  Uni v e r s i ti   Te n a g a   Nas i o n a l   i s   i n v e s ti g a te d   fo r  m u l ti d i re c ti o n a l   fl o w  c o n d i t i o n s .  T h e   a c tu a l   to p o l o g y   o f  th e   b u i l d i n g   i s   g ri d d e d   a n d   s i m u l a t e d   u s i n g   t h e   s te a d y - s ta te   Rey n o l d s - a v e ra g e d   Nav i e r - Sto k e s   e q u a t i o n .   Fo u r   p o i n t s   a t  th e   to p   o f  th e   b u i l d i n g   a r e   i d e n t i fi e d   a n d   th e   win d   s ta ti s ti c s   a t  th e s e   d e s i g n a te d   l o c a t i o n s   a t  th re e   d i ff e r e n t  h e i g h ts   a r e   i n v e s ti g a t e d .  Th e   o p ti m a l   l o c a t i o n   wit h   t h e   h i g h e s t  a v e ra g e   win d   s p e e d   a n d   c o n s i s t e n t  wi n d   s p e e d s   fo r  a l l   win d  a n g l e s  i s  i d e n t i fi e d  a n d  i s  e a rm a rk e d  a s  a  p o te n ti a l  l o c a ti o n  t o  i n s ta l l  t h e  wi n d  t u r b i n e .       Key w ords :  W i n d  En e rg y ,  Fl o w O v e r Bu i l d i n g s ,  Co m p u ta t i o n a l  F l u i d  Dy n a m i c s            Copy righ t  ©  2 0 1 7   I ns titu t e  o f  Adv a nc e d  Eng i ne e ring  a nd   Sc ie nc e .  All  righ t s  re s e rve d.       1.  Int r o d u ctio n   Ma l a y s i a  v ol un t aril y   a greed   to  r ed uc e  i ts   gree nh o us e  ga s   ( G HG )   e m i s s i on s   i nte n s i t y   of   G DP   b y   45 %  b y   20 3 0  c o m pa r ed   to  the   b as el i ne   i n   20 05 .  T he   f i r s t  35 %  r ed u c ti on   i s   on   an   un c on d i t i on al   b as i s   an d  th e   f urther  10 %  up on   r ec ei v i n g  c l i m ate   f i na nc e,  tec hn ol o g y   t r an s f er  an d   c ap ac i t y   bu i l di ng   f r om   de v el o pe d  c o un tr i es   [1] .  B u i l di ng - i nt eg r at ed   r e ne w a bl e  e ne r g y   r ed uc es   r el i a nc e  on   c o nv en t i on al   s ou r c e  of   e l ec tr i c i t y   wi t ho u t  ad d i ti on a l   us e  of   l an d   s pa c e.  O ne   of   th e   tec hn o l og i es   a v a i l ab l e  i s   r oo f - m ou nte d  w i nd   tur bi n e,   w h i c h  c on v erts   k i ne ti c   e ne r g y   of   w i nd   s urr ou nd i ng   the   bu i l di ng   i nto   el ec tr i c i t y .  T hi s   m eth od   c an   be   e as i l y   r e tr of i tt ed   t o  ex i s t i ng   bu i l d i ng s .  H o w e v er,  es ti m ati ng   the   en erg y   y i e l d  of   a  r oo f top   w i nd   t urbi ne   i s   no t   tr i v i a l   as   th e   m ea n  w i n d  s pe e d  of   the   r o of   de pe n ds   on   th e  top ol og y   of   the   s urr ou n di ng s   an d  al s o  th e  s ha p e  of  th e roof  of  th e b ui l d i ng .    Cond uc ti n g  an   ex pe r i m en tal   s tud y   i s   no t  o nl y   c o s tl y   b ut  a l s o  ti m e  c on s um i ng .  T he r ef ore,  to  be tte r   un de r s tan d  t he   f l o w   p h y s i c s   ov er  bu i l d i ng s ,  c on du c ti ng   c om pu tat i on al   f l u i d  d y n am i c s   ( CF D)   i s   pref err ed   as   m an y   tes t  c as es   c an   b e  s i m ul ate d  t o  i n v es ti ga te   the   f l o w  wi th ou t  r e qu i r i n g  a  s p ec i a l i s ed   f ac i l i t y .  T hrou gh o ut  th e  y e ars ,  th ere  h as   be e n  m an y   nu m eric a l   s tud i es   c o nd uc ted   on   f l o w s   ov er  b ui l di ng s .  Heat h  et.   al .  i n v es t i ga ted   th e  f l o w  o v er  a  p i tc he d   r oo f   i n  i s o l at i on   an d  al s o  i n  a r r a y s   to  r ep l i c a te  a  t y p i c al   r es i de nti al   are a  [2] .  I n  an ot he r   CF D  s tud y ,  Le do   at.   al .  s i m ul ate d   an   arr a y   of   b ui l di ng s   wi th  thr ee   d i f f erent  ba s i c   r o of   s ha pe s   ( f l at  r oo f ,  pi tc he d  r o of   an d   p y r am i da l   r oo f ) .  T he y   f ou nd   th at  t he   c orner s   an d  ed g es   of   th e  r o of   are  s ui tab l e   f or  tu r bi ne   i ns ta l l ati on   [3 ] .  H o w e v er,  at  the   ed g e s ,  the   f l o w s   i s   s k ew ed   d ue   t o  th e  u p w ard  v erti c a l   f l ow   of   the   w a l l s   of   the   b ui l di ng .  Me r ten s   ar gu e d  th at  al tho ug h  s k ew e d  f l o w   i s   be ne f i c i a l   f or   v erti c a l   ax i s   wi n d  turbi ne s ,   hi gh   turb ul e nc e  an d  s ep a r ati on   b ub b l e  o n  the   r oo f   da m ag es   w i n d  turbi n e  an d   c au s es   f ati gu e ,  r es ul t i n g  i n  po w er   l os s es   [4] .   T he   ef f ec ts   of   di f f ere nt  r oo f   s ha pe s   an d   w i nd   di r ec t i on s   on   th e  f l ow  of   i nc om i ng   w i nd   ha v e   al s o   b ee n   i nv es ti g ate d   b y   A bo he l a  et.   al .   [5] .   It i s  i m po r tan t  to   no t e t h at  m an y  of  th es e s tud i es   [ 2],  [ 3],  [5 ] – [7 ]   ha v e s i m ul ate d  i d ea l i s ed   r oo f   s ha pe s   or  a  f l at  r oo f   whi c h  m i gh t  no t  be   r ep r es en tat i v e  of   the   top ol og y   at   the   top   of   an   ac tua l   bu i l d i ng .  T he   top o l o g y   of   the   r oo f   i s   of ten   s i m p l i f i ed   as   i t  i s   c om pu tat i on al l y   ex pe ns i v e  to   c ap ture  th e  v ario us   s m al l   s c al e  r ou g hn es s   on   t he   r oo f .  In  thi s   s tud y ,  t he   f l ow   ov er  the   ad m i ni s tr ati v e  bu i l di n g  ( k no w n  as   B A )   of   Un i v ers i ti   T en ag a  N as i o na l   ( UNIT E N)   i s   i n v es t i ga ted .   In  thi s   f ea s i b i l i t y   s tu d y ,  t h e   ac tua l   t op o l o g y   of   the   b ui l di ng   ha s   be en   s i m ul ate d  to  ac c uratel y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJE E CS     IS S N:  2 50 2 - 4 75 2     Inv es ti g ati on  o f th e Opt i ma l  P os i t i o n o f W i nd   S e ns ors  an d W i nd  Tur bi n es   …   ( L eo n Ch a n )   757   m od el   the   f l ow   a nd   to  de t erm i ne   the   op ti m u m   l oc ati on   to  i ns ta l l   t he   w i nd   s en s ors   an d  w i nd   turbi n e.       2.  Co mp u t atio n al  S etu p   T he  c o m pu tat i o na l  do m ai n  an d t he   di m en s i on s  of  th e   B A   bu i l d i n g i s   i l l us tr ate d i n f i gu r e  1.  T he  di m en s i on s  of  th e b ui l di ng   i s  ob t ai ne d f r om  th e a c tua l  arc hi t ec tural  dra wi ng s  of  th e  bu i l d i ng .  T he   x - ax i s  r ep r es en t t he  s tr ea m w i s e  di r ec ti o n o f  th e f l o w,  y - ax i s  de no te s  th e s pa n w i s e  di r ec ti on   an d  the   z - ax i s   de n ote s  th e  w a l l - n or m al  di r ec ti on .            F i gu r e  1:  C om pu tat i o na l  m es h o f  th e  B A  bu i l di n g  wi th  0 °   wi nd   an g l e.  T he  c en tr e  o f  th e b u i l d i n g  i s  l oc at ed   30 0m  f r o m  th e i nl et.  T he  i ns e t (a)  s ho w s  t he   di m en s i on s  of  th e  B A  bu i l di ng  i n m ete r s   an d (b)  t he  m es h o n t he  s u r f ac e o f  th e B A   bu i l di n g.  T he  v erti c al  r ed   l i ne  d en ote s  t he  c en tr e  of   the  b ui l d i ng / do m ai n ( x =  0 m ,  y =  0 m ).       T he   no - s l i p ,  i m pe r m ea bl e  wal l   c on di t i o n  i s   ap pl i ed   to   the   bo t tom   bo un d ar y   an d  al s o  t o   the   wal l s   of   the   B A   bu i l di n g.  F or  th e  to p  a nd   s i de   b o un da r i es ,  a   m i r r or  bo un da r y   c on di t i on   i s   x   z   y   Inl e t   O utl et   Side boundary   L x   = 80 0 m   L y   = 60 0 m   T op  bo un da r y   F r ee s tr ea m  di r ec ti on   ( a)   ( b)     L z   = 10 0 m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N:  25 02 - 4 75 2                    IJE E CS   V ol .  8 ,  N o.  3 ,  Dec em be r   2017  :   7 5 6  –   7 6 1   758   ap p l i e d.  T he   m od i f i ed   l og arit hm i c   v e l oc i t y   prof i l e   i s   us e d  as   t he   bo un d ar y   c on d i t i o n  f or  the   i nl et.   T hi s   l og arit hm i c   prof i l e  i s   m od i f i e d  to  i nc l ud e  the   ef f ec t s   of   r ou gh ne s s   c au s ed   b y   v eg et ati on   an d   bu i l d i ng s  a nd  f ol l o w s  t he   e qu at i on  be l o w     U x ( z )  =   U τ /κ   l n (( z - d )/ z 0 )                                                                                                            ( 1)   where  U x   i s   th e  f r ee s tr ea m   v e l oc i t y ,  U τ   i s   th e  f r i c ti o n  v e l oc i t y ,  κ = 0. 4  i s   th e  V on   K árm án   c on s tan t,   d   i s   the   z ero - p l a ne   d i s pl ac em en t  he i gh t  an d  z 0   i s   the   m o m en tum   r ou gh n es s   l en gth .  T he   z ero - pl ac e  d i s pl ac em en t  he i gh t  d   =   0 .7 k   an d  t he   m o m en tum   r ou gh ne s s   l e ng th  z 0 = 0. 1 k   w he r e  k =5 m   i s   the   m ea n  bu i l di n g/ v eg et ati o n  he i gh t  of   the   s urr ou n di n gs .  T hi s   l og arit hm i c   prof i l e  ha s   be e n   us ed   pre v i ou s l y   b y   [1, 2] .  T he   v a l ue   of   U τ   i s   s el ec t ed   b y   f i x i n g  U x   ( z   =   2 3 m )   =   2 m/ s .  T he   v e l oc i t y   i s   s el ec te d  b as ed   o n  ac tu al   wi n d  da ta  c o l l ec t ed   whi c h  av era ge d  arou nd   2 m/s .  T he   z ero  gra di e n t   bo un da r y   c on d i t i on   i s  ap pl i ed  to  th e  ou t l et  of  th e  do m ai n.   A   l arg e  c om pu tat i on al   do m ai n  i s   us ed   to  en s ure  th at  the   f l o w   i s   no t  r es tr i c te d  b y   th e   c o m pu tat i on a l   bo un d arie s .  T he   m es h  i s   s tr etc he d  i n  th e  wal l - no r m al   di r ec ti o n  w i t h   an   ex pa ns i on   r ati o  of   1.1 9  an d  i s   e qu a l l y   s pa c ed   i n  the   s tr e am w i s e  an d  t he   s pa n w i s e  di r ec t i on .  T he   m es h  i n  the   v i c i ni t y   of   the   B A   b ui l d i n g  i s   l oc a l l y   r ef i ne d  to  e ns ur e  tha t  al l   of   the   to po l og i c al   f ea tures   of   the   bu i l d i ng   ( p arti c u l arl y   th e  r o of )   i s   ac c uratel y   c a ptu r ed   ( s ee   i ns et  of   f i gu r e  1).  T o  s i m ul ate   the   f l o w  ov er  th e  B A   bu i l di ng   at  di f f erent  an g l es ,  the   ge o m etry   of   the   bu i l d i n g  i s   r ota te d  an d  th e   c o m pu tat i on a l   do m ai n  i s   r e m e s he d  to   e ns ure  t ha t   th e  s tr ea m w i s e  d i r ec ti on   of   the   f l o w   i s   a l w a y s   i n  th e  x - di r ec t i on .  T he   nu m be r   of   c el l s   f or  ea c h  c a s e  r an ge s   f r om   2.3 6 - 2.5 9  m i l l i on .  Inc r e as i ng   the   n um be r   of   c el l s   to  7.9 6   m i l l i on   do es   n ot  s i gn i f i c a nt l y   c h an g e  th e  drag   an d  l i f t  c oe f f i c i en ts   of  the   bu i l di ng   ( <   1%  d i f f erenc e)  an d  the r ef ore  i nd i c ate s   m e s h  i nd ep en d en c e.  I n  the s e  s i m ul ati on s ,  i t  i s   as s um ed   t ha t  th e  gro u nd   i s   f l at.   T hi s   as s um pti on   i s   r ea s on ab l e  as   t he   h ei g ht  v ari ati on   of   the   un du l at i n g g r o un d  i s  s m al l  c o m pa r ed  to   the   he i gh t  of  th e b ui l di ng .    A l l  s i m ul ati on s   w ere  c on d u c ted  us i ng  t he  s te ad y - s t ate   Re y n ol ds - av erage d Na v i er - S tok es  eq ua t i o n  wi th  t he   s t an da r d S pa l art - A l l m aras  tu r bu l en c e m od el . T he  s i m pl e F oa m  s ol v er  i n Op en F O A M ®   v ers i on  2. 1 .1  w as  us e d t o  s i m ul ate  t he  f l ow   [9] . T he   grad i en t  an d  di f f us i v e t erm s   wer e d i s c r eti s ed   us i n g s ec on d - ord er c en tr a l  d i f f erenc i ng   s c he m e a nd  t he  c on v ec t i v e t erm s  w ere  di s c r eti s ed   w i t h t h e s ec on d - order  up wi n d s c he m e.  T he  k i ne m ati c  v i s c os i t y   of  th e f l ui d  i s  υ =  1 .5  x   10 - 5   m 2 /s   w h i c h i s  of  a i r  at   2 0° C.  S i m ul at i on s   wer e run   un ti l  t he   l i f t a n d d r a g c oe f f i c i en ts   of  th e   bu i l d i ng  c o nv erges  ( t y p i c al l y   wi th i n 5 00 - 1 00 0  i ter ati on s ) .       3.  Re sult s   F ou r   l oc ati on s   on   the   r oo f   of   the   B A   b ui l d i ng   are   i de nti f i ed   as   po t en t i al   p l ac em en ts   of   the   wi n d  s en s ors   an d   w i nd   turbi n e.  T he y   ar e  l oc ate d  a t   ( x , y , z )   c oo r d i na t es   P oi nt  1:   ( 0,0 , z ) ,  P o i nt  2:  ( 30 , 20 , z ),   P o i nt   3:   ( - 30 , 20 , z )   an d  P o i nt  4:  ( 0 ,45 , z )   ( s ee   f i gu r e  2 ( d) ) .  T he   h ori z on ta l   wi n d   v e l oc i t y   m ag ni tu de   ( | U xy |   =   ( U x 2   +  U y 2 ) ½ )   at  t he s e  f ou r   l oc ati o ns   are  i nv es ti g ate d  at   three  d i f f erent  he i gh ts   ( z   =   2 3 m ,   25 m   a nd   27 m ) .   F i gu r e  2 (a - c)   i l l us tr a tes   the   p l ot  of   th e   ho r i z o nta l   wi nd   v el oc i t y   m ag ni tud e  f or  the   f ou r   po i n ts   at  he i gh ts   z =   23 m ,  2 5 m   an d  2 7 m   r es p ec ti v e l y .   F or  po i nt  1  at  z   =  23 m   an d  2 5 m ,  the   v el oc i t y   m ag n i tu de   i s   s et   to  be   z ero  as   th e  p oi nts   are  l oc ate d   w i t hi n  th e   bu i l d i ng .   A t  a  he i gh t  of   23 m   ( f i gu r e  2 ( a) ) ,  po i nt  2  h as   the   hi gh es t  m ea n  v el oc i t y .  It  al s o  h as   the   l ea s t   nu m be r   of   w i nd   an g l e s   whi c h   are   be l o w  th e  m ea n  ( 3  of   8  an g l es ) .  O n   th e  c on tr ar y ,   p oi nt  4   ha s   the   l o wes t  m ea n  v el o c i t y .  Des p i te  h av i n g  the   l o w es t  m ea n  v el oc i t y ,  i t  h as   the   hi g he s t   m i ni m u m   an d  m ax i m u m   v el oc i t y   c om pa r ed   to  t he   oth e r   po i n ts .  W i nd   s pe ed   m ag ni tud e  f or  m os t   wi nd   an g l es   ( 6  of   8  an gl es )   i s   al s o  l o wer   tha n  t he   m ea n  v el oc i t y   an d  h as   the   l arges t  s tan d ard   de v i at i o n  w h i c h i s   no t  a f av ou r ab l e  l oc at i on  to   pl ac e  a  wi nd  tu r b i ne  ( s ee  ta bl e 1 ) .    P oi n t  3  h as   the   h i gh es t  m e an   w i nd   s pe e d  at  z   =   25 m   whi l e  po i nt  4  s ti l l   ha s   the   l o w es t  m ea n  w i n d  s pe e d  ( f i gu r e  2 ( b) ) .  It  i s   i nte r es ti ng   th at  po i nt  3  n o w   ha s   a  h i gh er  m e an   w i nd   s pe e d   tha n  po i nt  2   al tho ug h  i t  a pp ea r s   to   be   s urr o un d ed   b y   r ec ta ng u l ar  bl oc k s .  T h es e  ob s tac l es   ac tua l l y   c h an n el   th e  wi nd   t o  the   w i n d  turbi ne   an d  ac c el erate  t he   f l o w .  P o i nt  2  ha s   the   l o wes t   m i ni m u m   an d  m ax i m u m   w i nd   s pe e d  at  t hi s   h ei gh t  a n d  w ou l d  n ot  b e  a  g oo d  l oc ati o n  to  pl ac e   wi nd   t urbi ne /m ea s uri ng   de v i c e  as   t he r e  i s   a  l arg e  s c att er  i n  t he   d ata   d ep e nd i ng   on   the   an g l e  of   the   wi nd  ( as  r ef l ec ted   i n t he  hi g h s tan da r d  de v i ati on   i n t ab l e 1 ) .    O v eral l ,   the   m ea n  w i nd   s pe ed   i nc r ea s es   wi th   he i gh t  du e  t o  th e  l og arit hm i c   v el oc i t y   prof i l e  whi c h   w as   us ed   to  m od el   the   atm os ph eric   b o un da r y   l a y er.  In  ad d i t i on ,   t he   h i g he r   t he   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJE E CS     IS S N:  2 50 2 - 4 75 2     Inv es ti g ati on  o f th e Opt i ma l  P os i t i o n o f W i nd   S e ns ors  an d W i nd  Tur bi n es   …   ( L eo n Ch a n )   759   pl ac em en t  of   the   wi n d  s en s ors ,  the   l es s   l i k el y   i t  i s   be i ng   b l oc k ed   b y   th e  s tr uc tures   on   the   r oo f   an d  th eref ore  do es   n ot  r es i de   w i t hi n  the   t urbu l en t  wak e  of   the s e  s tr uc tures .  A t  z   =   27 m ,  po i nt  1   ha s   the   h i gh es t  av erage  wi nd   s pe e d  whi c h  i s   32 %  l arger   tha n  t he   a v era ge   w i nd   s pe ed   at  p oi nt   4.  T hi s  wou l d t he n  c orr es po nd  t o a  s i gn i f i c an tl y   hi gh er  po w er  ou tp ut  f r om  th e wi n d t urb i ne .       ( a)     ( b)     ( c )     ( d)           F i gu r e  2:  P l o t o f  th e   ho r i z o nta l   w i nd  s pe ed  m ag ni t ud e   | U |  at   ( a)   z =  23 m ,  ( b)  z =  25 m   an d  ( c )   z   =   27 m . T he   bl ac k  ho r i z on t al   da s he d  l i ne s  r e pres en ts  t h e m ea n v e l oc i t y . ( d )   Lo c at i o n o f  po i nts  1,   2,  3 a n d 4   at  0 °  w i nd   an g l e.       A t  p oi n ts   1  a nd   4,  th e  h ori z on tal   w i nd   v e l oc i t y   m ag ni t u de   i s   v er y   l arg e  at  wi n d  a ng l es   90 °  an d   2 70 °   ( s ee   o   a nd   ο   s y m bo l s   i n  f i g ure  2 ) .  L oo k i ng   a t  th e  v o l um e  r en de r i ng   of   the   v el oc i t y   m ag ni tud e   arou nd   the   B A   bu i l d i ng   i n  f i gu r es   3 ( a, b) ,  we  s ee   th at  t he   l oc at i o n  o f   the s e  p oi n ts   do es   no t  r es i de   wi th i n  th e  wak e  of   the   f l o w .  O n  the   o t he r   ha n d,  po i nts   2  a nd   3  h av e  l o wer   wi n d  s pe ed s  at  th es e  an gl es   as  t he y   are  l oc at ed   wi th i n t he  t urbul en t  wak e o f  th e f l o w .    T he   r eg i o n  of   l o w  s pe e d  wi nd   i s   m ore  s i g ni f i c an t   at   an g l e   θ  =   27 0°   ( f i g ure  3 ( b) )   as   ob s erv e d  b y   the   s tr on g   gre en   a nd   y e l l o w   c o nto urs .  A t  thi s   wi nd   an gl e,  t he   f l o w  r e s e m bl es   a  f l o w   ov er  a  b l uf f   bo d y .  F or  an gl e  θ  =   90 °  ( f i gu r e  3 ( a) )   the   s ha r p  ed ge   of   th e  bu i l di ng   s pl i ts   f l o w   an d   c ha nn e l s   the   f l o w   aro un d  t he   bu i l di n g  r ath er  th an   o v e r   the   bu i l d i ng s .  T he r ef ore  the r e  i s   hi gh e r   wi nd   s pe e d  at  the   r o of   an d  a  m uc h  s m al l er  r eg i o n  of   l o w   wi n d  s pe ed   a t  th e  s i d es   of   the   bu i l di ng .   A c tua l   pre l i m i na r y   wi nd   da t a  c ol l ec te d  f r om   the   B A   b ui l di ng   f ou nd   tha t   th e  d i r ec ti o n  of   th e  wi nd   t y p i c al l y   oc c urs   at  an   an gl e   of   22 5° .  B as ed   o n  th i s   i nf o r m ati on ,  p oi nt  3  wi l l   be   t he   m o s t  s ui tab l e  l oc at i on   at  z   =  23 m   a nd   25 m   w h i l e  po i nt  1  wi l l  b e t h e o pti m u m  l oc ati o n a t  z   =  2 7 m .   W i nd   di r ec ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N:  25 02 - 4 75 2                    IJE E CS   V ol .  8 ,  N o.  3 ,  Dec em be r   2017  :   7 5 6  –   7 6 1   760       F i gu r e  3:  V ol um e rend eri ng  of  th e v el oc i t y  m ag ni tu de   | U |  f or  | U | <  1 m /s   f or win d  an gl es  ( a) 9 0° ,  ( b) 270 °  an d (c )  22 5° . T he   bu bb l e r eg i on   hi g hl i g hts  th e  r eg i o n  where t he   wi n d s pe ed  i s   i ns uf f i c i en t to  s us tai n t h e ro tat i on  of  a  t y p i c al  v erti c a l  a x i s  wi nd  tu r b i ne .       W a ll - n o r m a l   H e igh t   L o c a t ion   M in.   W i n d   S p e e d   ( m / s )   M a x .   W i n d   S p e e d   ( m / s )   W i n d   M e a n   S p e e d   ( m / s )   S t a n d a r d   D e v iat ion   N o .   o f   W ind   D ire c t ion s   B e low   M e a n   N o .   o f   W ind   D ire c t ion s   B e low   0 . 5 m / s   z   =  23 m   P o int   1   -   -   -   -   -   -   P o int   2   0 . 1 7   1 . 7 0   1 . 0 1   0 . 5 9   3   2   P o int   3   0 . 1 0   1 . 6 6   0 . 9 9   0 . 5 5   4   1   P o int   4   0 . 3 1   2 . 0 1   0 . 9 3   0 . 6 2   6   2   z   =  25 m   P o int   1   -   -   -   -   -   -   P o int   2   0 . 1 6   1 . 7 7   1 . 1 2   0 . 6 4   3   2   P o int   3   0 . 3 8   1 . 7 9   1 . 2 1   0 . 5 0   5   1   P o int   4   0 . 6 6   2 . 0 5   1 . 0 5   0 . 5 5   6   0   z   =  27 m   P o int   1   1 . 1 0   2 . 3 8   1 . 8 0   0 . 4 6   2   0   P o int   2   0 . 6 8   1 . 8 9   1 . 5 0   0 . 4 4   4   0   P o int   3   0 . 8 7   1 . 9 0   1 . 5 7   0 . 3 5   3   0   P o int   4   0 . 8 0   2 . 0 6   1 . 3 6   0 . 4 3   6   0     T ab l e 1 :  S um m ar y  of  th e h ori z on ta l   wi n d s pe e d res u l t s  f or    the  4  l oc a ti o ns  at   he i gh ts   z   =  2 3 m ,  25 m   an d 2 7 m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJE E CS     IS S N:  2 50 2 - 4 75 2     Inv es ti g ati on  o f th e Opt i ma l  P os i t i o n o f W i nd   S e ns ors  an d W i nd  Tur bi n es   …   ( L eo n Ch a n )   761   Ide a l l y ,  i t  w o ul d  be   b es t  t o  pl ac e  the   wi n d  s en s ors   an d  t he   wi nd   t urbi ne   as   h i gh   as   po s s i bl e.  H o w e v er,  ha v i n g  a  po l e  whi c h  i s   h i gh e r   tha n  the   l i gh t i n g  r od   o f   the   bu i l di n g  s i gn i f i c an tl y   i nc r ea s es   t he   r i s k   of   the   de v i c es   be i ng   s tr uc k   b y   l i g htn i n g.  T hi s   i s   an   i m po r tan t   c on s i de r a ti o n  es pe c i al l y   i n   S ou t he as t  A s i an   c ou ntri e s   l i k e  Ma l a y s i a  w h ere  th ere  i s   a  hi g h   oc c urr en c es  of  tropi c al  th u nd ers torm s . In  ad di t i o n,  p l a c i ng  t he s e d ev i c es  at   a h i g h a l ti t ud e  wou l d   r eq ui r e   f ab r i c ati ng   a  t al l   an d  s turd y   s up p ort  p ol e.  It   w o ul d  be   di f f i c ul t  t o  s et  up   a n d  m ai nta i n  th e   de v i c es .  If   the   wi n d  turbi ne   i s   to  be   pl ac ed   at  z   =   27 m ,  the   s up p ort  po l e  ne ed s   to   ha v e  a  l en gth   of   8.3 4 m   i f   pl ac e d  at  po i nts   2,  3  or  4   bu t   o nl y   r e qu i r es   a  l en g th  of   1.9 8 m   i f   pl ac ed   at  p oi nt  1   d ue   to  the   hi gh er  e l e v at i o n  of   the   s urf ac e.  T he r ef ore,  i t  woul d  be   f a v ou r a bl e  to  pl ac e  t he   wi nd   s en s ors  an d  wi n d t urb i n e a t  po i nt  1  as  a  s i gn i f i c an tl y  s h orter  s up p ort   po l e  i s  ne ed e d.         4.  Co n clus ion   T he   f l ow  o v er  UN IT E N’ s   a dm i ni s tr ati v e  b ui l d i ng   i s   s i m ul ate d  us i ng   s t ea d y - s tat e   RA N S .   A   tot a l   of   8  c as es   w ere  c on du c ted   to  prov i d e  a  c om pre he ns i v e  pre di c t i on   of   the   f l o w   at  di f f erent   wi nd   an gl es .  T he   ho r i z o nta l   w i nd   v e l oc i t y   m ag ni t ud e  a t  the   r o of   of   the   b ui l di ng   was   an a l y s e d  at   f ou r  di f f erent roof  l oc at i o ns   at  h ei g hts   z =  23 m , 2 5 m   an d 2 7 m . R es ul ts  f or t he   an a l y s i s  c on du c ted   f ou nd   tha t  th e  op t i m al   l oc at i on   to  p l ac e  t he   w i nd   de v i c es   an d  w i n d  turb i ne   woul d  be   at  po i nt  1  a t   a  he i gh t  of   27 m .  A t   th i s   l o c ati on   an d  he i g ht,   m ax i m um   m ea n  wi n d  s pe e d  i s   ob t ai n ed   a nd   t hi s   l oc at i on   a l s o  ha s   th e  hi gh e s t  m i ni m u m   an d  m ax i m u m   wi nd   s p ee d.  I n  ad di t i on ,  th e  s up po r t  p ol e   r eq ui r e d  to  f i x   the   de v i c es   on l y   ha s   to  be   1.9 8 m   h i gh   as   po i nt  1  i s   l oc at ed   at   a  hi gh er  el ev ati on   f r o m   the   oth er  p oi n ts .  T hi s   w o ul d  m a k e  the   as s em bl y ,  i ns tal l at i o n  an d  m ai nt en an c e   of   the   de v i c es  m uc h e as i er.       5 .  A c kno w ledg ement s   T hi s  w ork  w as  f i na nc i a l l y  s up po r t ed   b y   Uni v ers i t i  T en a ga  Nas i on al  I nte r n al  G r a nt,   un de r   the  gre en  c am pu s   i n i ti ati v e   proj ec t.       Ref er en ce s   [1 ]   G o v e rn m e n t  o f  M a l a y s i a .  I n te n d e d  Na t i o n a l l y  De te rm i n e d  Co n tri b u ti o n  o f  t h e  Gov e rn m e n t  o f  M a l a y s i a .  2016 .  [Onl i n e ].  Av a i l a b l e :  h tt p :/ /www 4 .u n fc c c . i n t/ s u b m i s s i o n s / INDC 7 ,  n o .  6 ,  p p .  5 0 7 – 5 1 8 ,  2 0 0 3 .   [5 ]   I.   Ab o h e l a ,  N.  Ha m z a ,  a n d   S.   Dud e k .  Eff e c t   o f   ro o f   s h a p e ,  w i n d   d i re c ti o n ,  b u i l d i n g   h e i g h t   a n d   u rb a n   c o n f i g u ra ti o n   o n   th e   e n e rg y   y i e l d   a n d   p o s i ti o n i n g   o f  ro o f  m o u n te d   w i n d   tu rb i n e s .   Ren e w.  En e rg y .  2013 .  5 0 :  1 1 0 6 – 1 1 1 8 .   [6 ]   F.   T o ja - Si l v a ,  C.  Pe ra l t a ,  O .  L o p e z - G a rc i a ,  J .  Nav a rro ,  a n d   I.   Cruz .  Roo f  re g i o n   d e p e n d e n t  w i n d   p o te n t i a l   a s s e s s m e n t  w i th   d i ff e re n t  RAN S  tu rb u l e n c e   m o d e l s .   J .  W i n d   En g .  In d .  Ae ro d y n .   2015 ;   1 4 2 :   25 8 – 2 7 1 .   [7 ]   A.  Ka l m i k o v ,  G .  Dup o n t,   K .  Dy k e s ,   a n d   C.  C h a n .  Wi n d   p o we r  re s o u r c e   a s s e s s m e n t  i n   c o m p l e x   u rb a n   e n v i r o n m e n t s :  M IT   c a m p u s   c a s e - s tu d y   u s i n g   CFD  An a l y s i s .   in  A W EA   2 0 1 0   W i n d p o w e r  Con fe re n c e .   Dal l a s ,  USA ,  2 0 1 0 .   [8 ]   J .  T .  M i l l w a rd - Hop k i n s ,  A.  S .   T o m l i n ,  L .  M a ,  D.  B.  In g h a m ,  a n d   M .  Po u rk a s h a n i a n .  A s s e s s i n g   t h e   p o te n t i a l   o f  u rb a n   w i n d   e n e rg y   i n   a   m a j o r  UK  c i ty   u s i n g   a n   a n a l y ti c a l   m o d e l .   Ren e w.  En e rg y .  2 0 1 3 ;  6 0 :7 0 1 – 7 1 0 .   [9 ]   H.  G .  W e l l e r,  G .  T a b o r,  H.  J a s a k ,  a n d   C.  Fu re b y .  A  te n s o ri a l   a p p ro a c h   to   c o m p u ta t i o n a l   c o n t i n u u m   m e c h a n i c s  u s i n g   o b j e c t - o ri e n t e d  t e c h n i q u e s .   Com p u t.   Ph y s .   1998 ;  1 2 (6 ) ;  6 2 0 – 6 3 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.