30. 横風風洞試験を再現する空力特性シミュレーション

  • 横風風洞試験を再現する流れの数値シミュレーション法を開発しました。
  • 風洞試験の横力係数について最大誤差20%以内で予測できることを確認しました。
  • 開発したシミュレーションは、試験条件絞り込みなど効率的な試験実施のためのツールとして使用します。

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あり、現在は風洞試験によりその評価が行われています。しかし、風洞試験だけで必要な条件すべてを確認することは困難なため、横風風洞試験を再現できる流れの数値シミュレーション法を開発しました。計算対象は乱流境界層生成装置を含めた広い領域(図1)となり計算負荷が大きくなりますが、乱流境界層の計算と車両周りの流れの計算を分離することにより(図2)、計算時間の短縮を実現できました。開発したシミュレーションを用いて、高架橋上および築堤上の車両を対象に計算したところ、計算結果は風洞試験結果を最大誤差20%程度以内で良好に再現できることが確認できました(図3、図4)。開発したシミュレーションは、試験条件の絞り込みなど風洞試験を効率的に実施するためのツールとして使用します。

図1 計算対象
図2 計算領域の分離
図3 乱流境界層の計算結果
図4 乱流境界層が流入する車両周りの流体計算結果
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