تحلیل و مدل‌سازی آیرودینامیکی اثر پارامتر‌های شکل دماغه قطار پرسرعت در واژگونی تحت اثر باد عرضی

افزایش سرعت و کاهش وزن وسایل نقلیه ریلی، در سال‌های اخیر، نگرانی‌ها پیرامون خطر ناپایداری و واژگونی این وسایل نقلیه را افزایش داده است. یکی از عوامل موثر در واژگونی و خروج از خط، وزش باد‌های عرضی است که وقتی با سرعت بالای قطار‌های تندرو همراه می‌شود، خطر خروج از خط و واژگونی را بیشتر می‌کند. در این پژوهش، با در نظر گرفتن سه متغیر سرعت قطار، سرعت باد و زاویه وزش باد، شبیه‌سازی عددی جریان هوای اطراف مدل قطار ice2 تحت اثر باد عرضی، به کمک روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده و ضرایب آیرودینامیکی تعیین شده است. به کمک نتایج این شبیه‌سازی‌ها و مدل‌سازی تعادل قطار، شرط واژگونی قطار تحت بار عرضی در مسیر مستقیم بر اساس استاندارد en14067 مشخص شده و محدوده بحرانی حرکت قطار تعیین شده است. سپس با در نظر گرفتن 5 پارامتر هندسی دماغه و اعمال روی هندسه پایه(مدل قطار ice2)، 8 هندسه جدید تولید شده است. با مقایسه نتایج ضرایب آیرودینامیکی شکل دماغه، اثر اعمال تغییر در پارامترهای هندسی در واژگونی قطار مورد بحث قرار گرفته است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که از میان پارامتر‌های هندسی در نظر گرفته شده، کاهش ضخامت دماغه و افزایش طول دماغه یا کاهش زاویه نوک دماغه، که در نمونه‌های جدید دماغه قطار‌ برندهای معروف دنیا دیده ‌می‌شود، تاثیر مطلوب بیشتری در جلوگیری از واژگونی قطار دارند.

Aerodynamic analysis and modeling of effect of nose shape parameters on overturn of high speed train under crosswind

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