تحليل و مدل‌سازي آيروديناميكي قطارهاي پرسرعت درعبور از موانع كناري

Analysis and modeling of aerodynamic pressure wave due to high-speed trains passage

يكي از مسائل مرتبط با طراحي آيروديناميكي قطارپرسرعت مسئله جريان هواي ايجاد شده در اطراف قطار مي باشد. اين خصوصيت علاوه بر اينكه موجب اتلاف قابل‌توجهي در انرژي و سوخت مي شود، باعث ايجاد اثرات متعددي نيز در حول قطار مي گردد . يكي از اين اثرات آيروديناميكي كه اهميت اساسي براي ايمني مسافران و كارگران در اطراف خط دارد پديده فشار هوا ناشي از سرعت قطار است كه الزامات ايمني مورد نياز خود را ايجاب مي كند. وقتي قطار سرعت‌بالا از كنار يك مانع (انسان) عبور مي‌كند، نيروهاي آيروديناميكي به‌صورت ناگهاني به آن وارد مي‌شود. بدين منظور اين موضوع بايد در ايجاد حريم مجاز براي افراد موردتوجه قرار گيرد. در اين شبيه‌سازي عددي از نرم‌افزار محاسبات سيالاتي فلوئنت استفاده‌شده و معادله جريان آشفته با روش و شرايط مرزي قطار بصورت مش متحرك مدل شده است و ناحيه مورد بررسي داراي ابعادي تا سي برابر مقياس ارتفاع قطار مي باشد . هدف از اين تحقيق بررسي اثر پديده فشار هواي ايجاد شده در اطراف قطار پرسرعت با سرعت سير حدود 300 كيلومتر بر ساعت ‌به كمك شبيه‌سازي در دو حالت عادي و با ترمز آيروديناميك و بررسي اثرات سرعت باد ناشي از عبور قطار براي جلوگيري از به خطر افتادن ايمني انسان‌ها و يافتن حريم مجاز براي كارگران كنار خط و مسافرين است. به عنوان خروجي، فاصله حريم مجاز ايستادن فرد در كنار ريل در عبور قطار با سرعت 300 كيلومتر بر ساعت در حدود 1.6 متر و در حالت ترمزگيري آيروديناميكي 3.5 متر تعيين گرديد

One of the important subjects in aerodynamic design of high speed train is the slipstream or air flow around the train. This issue not only waste a significant amount of energy and fuel but also reduce the overall efficiency of the train. Due to irregularity the turbulence air flow around the high speed trains aerodynamic drag, noise and vibration are the most phenomenon that concern in this area. The slipstream is one of these aerodynamics features that directily related to the safety of passengers and workers near the line. When high speed train passes near to a standing human body, the produced presuer wave forces on the body surface and may lead to fall.In this numerical simulation we used dynamic mesh method and turbulence equation k-e in computational fluid dynamic software (Fluent). The aim of this study is to investigate the effects of air pressure around the train of moving with 300 km/hr velocity. The pressure waves are calculated in both modes of regular passage and passing with operation of aerodynamic brake. The resules are determined as the safty distance of the passenger from the line due to the different speed