بررسی اثر موج فشارآیرودینامیکی ناشی از قطار پرسرعت بر روی طرح های عمرانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

یکی از مسائل مرتبط با طراحی آیرودینامیکی قطارپرسرعت پدیده جریان هوای ایجاد شده در اطراف قطار می باشد. اهمیت این پدیده به دلیل آن است که وقتی یک قطار با سرعت ‌بالا از زیر یک مانع (سازه های عمرانی) عبور می‌کند، نیروهای آیرودینامیکی وارد بر مانع را به‌ صورت ناگهانی تغییر می‌دهد. در این شبیه‌سازی عددی از روش شبکه بندی متحرک با معادله آشفتگی و نرم‌افزار محاسبات سیالاتی فلوئنت استفاده‌شده است. 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 یک قطار پرسرعت در نرم‌افزار فلوئنت در دو حالت عادی و با ترمز آیرودینامیک و بررسی اثرات سرعت باد ناشی از عبور قطار برای جلوگیری از تخریب موانع عمرانی موجود در کنار خط یا بالای سر قطار است و به عنوان خروجی این کار به کمک نرم افزار المان محدود (آباکوس) مقدار بیشینه تنش وارد شده به موانع (سازه های عمرانی) در فواصل مختلف محاسبه و با مقدار تنش بحرانی مربوط به موانع به منظور تعیین فاصله مجاز قرارگیری موانع مقایسه شد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Tiwari DR, Sharma N, Khatri P, Panwar S. Design and Analysis of Maglev Trains. Global Journal For Research Analysis. 2016 Jun 8;5(5).
[2]  TSI C. 648, Commision decision concerning a technical specification for interoperability relating to the rolling stock sub-system of the trans-european high-speed rail system. Technical report, official journal of the European union; 2008.
[3]  Hara T, Kawaguti M, Fukuchi G, Yamamoto A. Aerodynamics of high-speed train. InMonthly Bulletin of the International Railway Congress Association 1968 Feb (Vol. 45, No. 2, pp. 121-146).
[4]  Gil N, Baker CJ, Roberts C, Quinn A. Passenger train slipstream characterization using a rotating rail rig. Journal of Fluids Engineering. 2010 Jun 1;132(6):061401.
[5]  Hemida H, Gil N, Baker C. LES of the Slipstream of a Rotating Train. Journal of Fluids Engineering. 2010 May 1;132(5):051103.
[6]  Gilbert T, Baker C, Quinn A, Sterling M. Aerodynamics of high-speed trains in confined spaces. InProceedings of the 7th International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics and Applications 2012 Sep (p. 10).
[7]  Baker C, Jordan S, Gilbert T, Quinn A, Sterling M, Johnson T, Lane J. Transient aerodynamic pressures and forces on trackside and overhead structures due to passing trains. Part 1 Model scale experiments Part 2 Standards applications. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2012 Nov 27:0954409712464859.
[8]  Dhanabalan Y. Numerical study of a wind tunnel setup for measuring train slipstream with Detached Eddy Simulation.
[9]  Hemida, H., Baker, C.J., and Gao, G.. The calculation of train slipstreams using large-eddy simulation. Proc. Inst. Mech. Eng., Part F: J. Rail Rapid Transit, 2014, 228: 25–36.
[10]                   Khayrullina A, Blocken B, Janssen W, Straathof J. CFD simulation of train aerodynamics: train-induced wind conditions at an underground railroad passenger platform. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2015 Apr 30;139:100-10.
[11]                   Yang N, Zheng XK, Zhang J, Law SS, Yang QS. Experimental and numerical studies on aerodynamic loads on an overhead bridge due to passage of high-speed train. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2015 May 31;140:19-33.
[12]              محسن غضنفری، پریسا حسینی تهرانی، بهبود ضخامت و وزن نمونه جدید پنل ترمز آئرودینامیکی قطارهای پرسرعت با استفاده از نرم افزار انسیس، چهارمین کنفرانس بین المللی پیشرفت‌های اخیر در مهندسی راه آهن، ایران - تهران، محل دائم نمایشگاه‌های بین المللی تهران، اردیبهشت ماه، سال 1394.
[13]                   Guillou, Florian. "CFD Study of the Flow around a High-Speed Train." (2012).
[14]                   Stathopoulos T. The numerical wind tunnel for industrial aerodynamics: Real or virtual in the new millennium?. Wind and Structures. 2002;5(2_3_4):193-208.
[15]                   Krajnovic S. Numerical simulation of the flow around an ICE2 train under the influence of a wind gust. InRailway Engineering-Challenges for Railway Transportation in Information Age, 2008. ICRE 2008. International Conference on 2008 Mar 25 (pp. 1-7). IET.
[16]                   Casey M, Wintergerste T, Innotec S. ERCOFTAC special interest group on quality and trust in industrial CFD. Best practice guidelines. 2000.
[17]                   Manhart M, Wengle H. A spatiotemporal decomposition of a fully inhomogeneous turbulent flow field. Theoretical and computational fluid dynamics. 1993 Nov 1;5(4-5):223-42.
[18]                   Muld TW. Slipstream and flow structures in the near wake of high-speed trains.
[19]                   Wu ML, Zhu YY, Tian C, Fei WW. Influence of aerodynamic braking on the pressure wave of a crossing high-speed train. Journal of Zhejiang University SCIENCE A. 2011 Dec 1;12(12):979-84.
[20]                   STANDARD B. Seamless and welded steel tubes—Dimensions and masses per unit length.
[21]                   Biadgo AM, Simonović A, Svorcan J, Stupar S. Aerodynamic characteristics of high speed train under turbulent cross winds: A numerical investigation using unsteady-RANS method. FME Transactions. 2014;42(1):10-8.