شبیه سازی عددی جریان هوای اطراف قطار مسافربری پارسی تحت اثر بادهای عرضی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

چکیده

پیشگیری خروج از خط به عنوان ضرورتی پر اهمیت برای تأمین ایمنی حرکت بسیاری از ماشینهای ریلی مطرح
است. یکی از عواملی که سبب خروج از خط واگن می شود وزش باد عرضی است. ترکیب حرکت قطار و عامل باد مغشوش گذرا، منجر به ایجاد میدان جریان هوای پیچیده و به شدت ناپایداری در پیرامون قطار    می شود که نوسانات نیروهای آیرودینامیک و مومنتم ها را افزایش می دهد. اندرکنش این بارها با دینامیک واگن می تواند سبب بروز مشکلات پایداری و به ویژه در مواردی، خروج از خط و واژگونی واگن شود. به منظور دستیابی به سرعتهای بیشتر، امروزه اغلب، از مواد سبک تری در طراحی واگنها استفاده می شود. ترکیب وزن سبک و سرعت زیاد منجر به افزایش نگرانیها در باره ثبات قطار می شود.  این نگرانیها بخصوص زمانی که واگن در معرض وزش بادهای جانبی قرار می گیرد، افزایش می یابند. در این پروژه شبیه سازی عددی جریان هوای اطراف قطار عبوری پارسی تحت اثر بادهای عرضی توسط نرم افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. با بررسی نیروهای آیرودینامیک و مومنتوم برای زوایای انحرافی مختلف و شرایط اغتشاش هوا، الگوی جریان اطراف قطار و توزیع فشار روی سطح قطار به دست آمده است. همچنین اثرات فاصله نسبی بین واگنی بررسی و مناسب ترین فاصله محاسبه شده است. در این راستا پی برده می شود که  افزایش دوبرابری سرعت باد در زاویه وزش 8 درجه، رشد 4 تا 45 درصدی در ضرایب آیرودینامیک دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Circumferential air flow around Parsi Passenger Train under the influence of Crosswinds

چکیده [English]

Compared to the past, derailment prevention for a majority of railway machineries is now a more important task. Crosswinds are amongst the reasons for the derailment of the railway vehicles. Combination of the moving train and the turbulent transient flow of air causes complexity in the air flow domain. This can expose the rail vehicle to sever instability and increases the oscillations in the resultant aerodynamic forces and momentums. Interaction between such loads and the vehicle dynamics can cause instability problems. This can eventually lead to the derailment of the vehicle. On the other hand, to comply with the never ending demand for increasing the speed of travel, lighter materials are used in the structure of the railway vehicles. Combination of the lightweight and the increased speed of travel adds to the anxiety about the stability of the train. Such anxieties amplify especially when the vehicle is subjected to crosswinds.
This paper deals with the numerical simulation of the air flow surrounding the moving railway vehicle (Parsi coach) under the influence of crosswinds. Computational fluid dynamic engineering software is used. The aerodynamic forces and momentums for a variety of deviation angles and conditions of turbulence are calculated. The pattern for the flow of air around the vehicle and the pressure distribution on the vehicle surface are also calculated. Effects of the relative distance between the vehicles are also investigated. The most appropriate and practical distances between the vehicles are suggested. It is observed that doubling the speed of air that is directed at a yaw angle of 8 degrees, causes an increase of 4-45% in the corresponding aerodynamic coefficients.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Train aerodynamics
  • derailment
  • Flow Pattern
  • crosswinds
  • dynamic stability