車両断面形状が横風空力特性に及ぼす影響

車両断面形状における屋根部と肩部の曲率半径を変更した時の横風空力特性を調べました。

強風時の鉄道車両の安全・安定輸送を実現するためには、横風に対する鉄道車両の空力特性を把握することが重要です。鉄道車両には様々な種類があることから、横風を受けたときに鉄道車両が受ける空気力の大きさも様々です。車両が受ける空気力は、車両の前後、左右、上下の各軸方向の力と各軸周りのモーメントの6分力となりますが、車両の転覆に影響を与える空気力としては横力が一番大きな影響を与えます。

まず、車両断面の違いによる横力の違いを調べるために、車両断面形状における屋根部と肩部の曲率半径を変更した時の風洞実験を行いました(図1)。

図1 風洞実験の様子

次に、風洞実験において特徴的な横力特性が観察された車両断面形状に対して、車両周りの流れの様子を考察するため、流れの数値シミュレーションを行いました(図2、3)。

図2 瞬時流れ場の渦構造の可視化(車両形模型A)
図3 瞬時流れ場の渦構造の可視化(車両形模型B)

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参考文献

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