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문제 정의
- 본 연구에서는 고속열차가 고속으로 터널을 통과할 때의 공기역학적인 문제를 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 터널 진입, 터널 내 및 통과 후에 발생되는 역학적인 특성을 파악하고 향후, 저감 방안 도출을 위한 CFD의 검증을 하는데 그 목적이 있다. 또한 수치해석의 초기 경계 조건 및 격자의 설정에 따른 결과에 미치는 영향을 파악하고 최적화된 초기조건을 도출하고자 한다.
- 본 고에서는 초고속 열차에서 발생하는 열차주위의 공력을 전산유체해석을 이용하여 해석하였다. 초고속 열차는 일반적인 저속열차와는 달리 열차의 높은 속도로 인해 주변의 공기를 압축 또는 팽창시킬 수 있으며 이러한 영향으로 인해 열차내외부에서 진동이나 소음을 발생할 수 있다.
- 본 연구에서는 고속열차가 고속으로 터널을 통과할 때의 공기역학적인 문제를 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 터널 진입, 터널 내 및 통과 후에 발생되는 역학적인 특성을 파악하고 향후, 저감 방안 도출을 위한 CFD의 검증을 하는데 그 목적이 있다. 또한 수치해석의 초기 경계 조건 및 격자의 설정에 따른 결과에 미치는 영향을 파악하고 최적화된 초기조건을 도출하고자 한다.
- 그림 3와 4에서는 초고속 열차가 최고속도(100m/s)에 다다른 이후의 압력분포와 속도분포를 나타내었다. 일반적으로 열차 선두는 공기저항을 줄이기 위해서 유선형으로 제작되나 본 연구에서는 가장 단순한 열차모양에 대한 영향을 알아보기 위해 사각형 선두룰 채택하여 CFD를 수행하였다. 이러한 이유로 최고속도에 다다른 이후 열차선두에서 가장 높은 압력이 형성되는 것을 알 수 있다.
가설 설정
- 이러한 CFD 해석을 위해 온도변화를 무시한 비정상상태 점성 압축성 유동으로 가정하였으며, 난류모델은 표준 k-ε모델을 사용하였다.
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