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문제 정의
- 본 논문에서는 열차의 자세한 형상을 모델링하고 터널 구간을 해석 격자에 포함하여 보다 실제적인 해석을 수행하였다. 상대 선로에 정차 열차가 있는 경우와 없는 경우, 열차 1대가 진입/진출/통과하는 경우와, 열차 2대가 동시에 진입/진출/통과하는 경우에 대하여 수치해석을 수행하고, 열차풍에 의해 PSD에 작용하는 압력을 분석하였다.
- 2에는 전체 해석 격자를 나타내었다. 본 해석에서 열차 운행 시 터널에 의한 피스톤 효과를 고려하고, 열차의 운행에 의해 발생되는 유동을 충분히 발달시키기 위하여, 대상 역사와 이웃하는 두 역사 사이의 터널을 해석격자로 구성하였다. 이 때 이웃하는 두 역사 사이의 터널의 길이는 역사(L=205 m)의 5배 이고, 역사와 양쪽 터널로 구성되는 전체 해석격자의 총 길이는 2,255 m (11L, 열차 길이의 약 19배)이다.
- 본 연구에서는 여러 가지 열차운행 방식에 따른 상대식 승강장에 설치되는 승강장 스크린 도어(Platform Screen Door, PSD)에 작용하는 풍압을 수치 해석하였다. 풍압 해석을 위한 열차 운행 조건은 두 열차의 운행 조건에 따라 크게 세 가지로 분류되었다.
가설 설정
- 풍압해석을 위한 열차 운행조건은 총 9가지로서 반대 선로에 정차 역차의 유무에 따라 각각 열차가 진입, 통과, 진출하는 경우(Case 1-6)와 두 열차가 각각 진입, 통과, 진출하는 경우(Case 7-9)이다. 열차 운행에 의한 풍압 해석은 3차원 압축성 난류 유동으로 가정하여 해석하였으며, 일반적인 수치해석 연구의 비압축성 유동은 열차가 진입하는 순간의 압력 변동은 잘 모사하는 반면 시간에 따라 압력이 변하는 유동 현상에 대한 결과는 부정확하기 때문에, 본 연구에서는 압축성 유동을 가정하여 수치 해석하였다. 터널이나 역사와 같이 밀폐된 공간에서 열차가 운행되는 경우 피스톤과 같은 효과가 발생하여 상대적으로 낮은 속도에서도 압력의 변화가 매우 커지므로 압축성효과가 고려되어야 한다.
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