27. 数値シミュレーションによる車両床下の蛇行流れの再現

  • 台車を含む車両周りの流体解析により床下の蛇行流れを再現しました。
  • 流体計算と風洞実験を比較したところ、左右流速変動のパワースペクトルの傾向 がほぼ一致しました。
  • トンネル内車両動揺の低減策の検討に活用できます。

トンネル内車両動揺は車両床下の蛇行流れにより誘起されることを、これまでに単純な形状の車両周りの流れの数値シミュレーションにより示してきました。 しかし、台車の影響を含めた詳細な検討および実験との定量的な比較は実施されていませんでした。

そこで、台車を含む編成車両の床下流れの数値シミュレーションを実施し(図1)、計算結果を風洞実験(1/8.4スケール車両模型と移動地面板を使用)と比較したところ、車両床下に発生する左右流速変動のパワースペクトルの傾向がほぼ一致しており、風洞実験の蛇行流れが再現されていることを確認しました(図2)。 さらに、台車部の形状変更を検討したところ、台車部を完全平滑にした場合には蛇行流れが発生しないことを確認し、蛇行流れの低減対策として台車部の平滑化が有効であることが分かりました。

編成車両床下流れの数値シミュレーションは、トンネル内車両動揺を低減する車両形状の開発に活用できるとともに、台車付近の流れの予測および車両形状変更の検討ツールとして、車両の空気抵抗、台車部への着雪、台車部からの空力音などの低減手法の開発にも活用できます。

図1 台車を含む流体解析
図2 流体解析と風洞実験の比較
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