تحلیل و مدل‌سازی آیرودینامیکی قطارهای پرسرعت درعبور از موانع کناری

Abstract

یکی از مسائل مرتبط با طراحی آیرودینامیکی قطارپرسرعت مسئله جریان هوای ایجاد شده در اطراف قطار می باشد. این خصوصیت علاوه بر اینکه موجب اتلاف قابل‌توجهی در انرژی و سوخت می شود، باعث ایجاد اثرات متعددی نیز در حول قطار می گردد . یکی از این اثرات آیرودینامیکی که اهمیت اساسی برای ایمنی مسافران و کارگران در اطراف خط دارد پدیده فشار هوا ناشی از سرعت قطار است که الزامات ایمنی مورد نیاز خود را ایجاب می کند. وقتی قطار سرعت‌بالا از کنار یک مانع (انسان) عبور می‌کند، نیروهای آیرودینامیکی به‌صورت ناگهانی به آن وارد می‌شود. بدین منظور این موضوع باید در ایجاد حریم مجاز برای افراد موردتوجه قرار گیرد. در این شبیه‌سازی عددی از نرم‌افزار محاسبات سیالاتی فلوئنت استفاده‌شده و معادله جریان آشفته با روش و شرایط مرزی قطار بصورت مش متحرک مدل شده است و ناحیه مورد بررسی دارای ابعادی تا سی برابر مقیاس ارتفاع قطار می باشد . هدف از این تحقیق بررسی اثر پدیده فشار هوای ایجاد شده در اطراف قطار پرسرعت با سرعت سیر حدود 300 کیلومتر بر ساعت ‌به کمک شبیه‌سازی در دو حالت عادی و با ترمز آیرودینامیک و بررسی اثرات سرعت باد ناشی از عبور قطار برای جلوگیری از به خطر افتادن ایمنی انسان‌ها و یافتن حریم مجاز برای کارگران کنار خط و مسافرین است. به عنوان خروجی، فاصله حریم مجاز ایستادن فرد در کنار ریل در عبور قطار با سرعت 300 کیلومتر بر ساعت در حدود 1.6 متر و در حالت ترمزگیری آیرودینامیکی 3.5 متر تعیین گردید