تحليل و مدل سازي آيروديناميكي اثر پارامتر هاي شكل دماغه قطار پرسرعت در واژگوني تحت اثر باد عرضي

Aeodynamic Analysis and Modeling of Effect of Nose Shape Parameters on Overturn of High Speed Train under Crosswind

افزايش سرعت و كاهش وزن وسايل نقليه ريلي، در سال هاي اخير، نگراني ها پيرامون خطر ناپايداري و واژگوني اين وسايل نقليه را افزايش داده است. يكي از عوامل موثر در واژگوني و خروج از خط، وزش باد هاي عرضي است كه وقتي با سرعت بالاي قطار هاي تندرو همراه مي شود، خطر خروج از خط و واژگوني را بيشتر مي كند. در اين پژوهش، با در نظر گرفتن سه متغير سرعت قطار، سرعت باد و زاويه وزش باد، شبيه سازي عددي جريان هواي اطراف مدل قطار ICE2 تحت اثر باد عرضي، به كمك روش هاي ديناميك سيالات محاسباتي انجام شده و ضرايب آيروديناميكي تعيين شده است. به كمك نتايج اين شبيه سازي ها و مدل سازي تعادل قطار، شرط واژگوني قطار تحت بار عرضي در مسير مستقيم بر اساس استاندارد En14067 مشخص شده و محدوده بحراني حركت قطار تعيين شده است. سپس با در نظر گرفتن 5 پارامتر هندسي دماغه و اعمال روي هندسه پايه(مدل قطار ICE2)، 8 هندسه جديد توليد شده است. با مقايسه نتايج ضرايب آيروديناميكي شكل دماغه، اثر اعمال تغيير در پارامترهاي هندسي در واژگوني قطار مورد بحث قرار گرفته است. بررسي ها نشان مي دهد كه از ميان پارامتر هاي هندسي در نظر گرفته شده، كاهش ضخامت دماغه و افزايش طول دماغه يا كاهش زاويه نوك دماغه، كه در نمونه هاي جديد دماغه قطار برندهاي معروف دنيا ديده مي شود، تاثير مطلوب بيشتري در جلوگيري از واژگوني قطار دارند.

In recent years, increase of speed and reduce of weight of railway vehicles is under focus of transportation industries and train factories. This subject may increase the instability and overturning of these vehicles, under blowing crosswind. In this study, numerical simulation of crosswind induced air flow around an ICE2 train model, is performed with aid of computational fluid dynamic methods to obtain effective aerodynamic coefficients. According to the simulations the equilibrium of train is determined under crosswind in various incident angle and train velocity. Then, five geometrical parameters are considered and basic geometry is modified to generate eight new geometries. By comparing aerodynamic results of these 9 nose shapes, influence of each parameter is reported on the overturn of train. Investigations show from considered geometrical parameters, that thickness reduction of train nose and increase length of train nose or angle reduction of train nose tip have more favorable effect on safety of train movement to prevent of overturn.