移動境界：走行する列車に働く風圧力の解析

アニメーションをご覧ください。

１．解析の目的

　台風等などによる、強風が走行する列車を転覆させる危険性が指摘されている。 そこで、走行する列車に働く風圧力を知ることは重要である。 従来は、主に模型を使用した風洞実験が用いられてきたが、本解析では、移動境界を考慮した数値シミュレーションを用いて、走行する列車に働く風圧力を解析した。

２．解析モデル

　本解析では線路構造物形状を平地に築堤を設けたものとし、車両を移動境界モデルとした。 車両の大きさは4.5m(W)×24m(L)×4.5m(H)×4両、断面形状は四角形とした。 風速条件は、20m/secの風が列車の側面に向かうとしている。 車両の速度は100km/hとした。
　なお、解析乱流モデルには、DNS（DirectNumericalSimulation）を用いた。

解析モデルパース図
>> 画像をクリックして拡大図をご覧ください。

３．解析結果

　結果断面図から、築堤の影響により列車に大きな横風が働く事が分かる。 圧力分布の結果では列車風上側と風下側の圧力差は約800Paであり、先頭車ほど差が大きくなっている。 また車両上部に大きな負圧部が観察され、相対的に列車に大きな揚力を与えていると考えられる。

速度分布＋ベクトル断面図

圧力分布断面図

圧力表面分布＋圧力分布ボリュームレンダリングパース図

粒子（パーティクル）軌跡図

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