Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 65858 10.20295/2223-9987-2023-2-115-135 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Study of Transverse Stability of High-Speed Rolling Stock at Tunnel Exit Исследование поперечной устойчивости высокоскоростного подвижного состава при выходе из тоннеля Каримов Дастонбек Давронбой угли Karimov Dastonback Davronboy ugli Воробьев Александр Алфеевич Vorob'ev Aleksandr Alfeevich nttk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Ватаев Андрей Сергеевич Vataev Andrey Sergeevich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Ватулин Ян Семенович Vatulin Yan Semenovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Сотников Кирилл Андреевич Sotnikov Kirill Andreevich k-sotnikov@yandex.ru Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 26 06 2023 26 06 2023 2023 2 115 135 25 06 2023 https://atjournal.ru/en/nauka/article/65858/view

Цель: Рассмотрено численное моделирование аэродинамического взаимодействия движущегося высокоскоростного состава с ветровой нагрузкой, приложенной к боковой поверхности корпусных элементов поезда, в процессе выхода его из тоннеля на открытое пространство. Оценена устойчивость подвижного состава по критерию минимального давления весовой нагрузки на колесо. Методы: CFD-моделирование позволяет значительно расширить объем информации о взаимодействии подвижного состава с набегающим воздушным потоком в различных условиях окружающей среды. Результаты: При численном моделировании получены значения давлений на поверхности корпусных элементов состава в зонах избыточного давления и зонах разряжения. Кроме того, определены площади приложения этих нагрузок на поверхности вагона. Практическая значимость: Установлено, что в случае превышения скорости воздушных масс на 20% выше максимально зафиксированных на местности северо-восточного плоскогорья правобережья г. Ангрена в преобладающем направлении ветра возможно недопустимое снижение весовой нагрузки на передней тележке на левом колесе.

Purpose: Numerical simulation of aerodynamic interaction of a moving high-speed train with a wind load applied to the side surface of the train body elements during its exit from the tunnel to the open space is considered. The stability of the rolling stock was assessed according to the criterion of the minimum pressure of the weight load on the wheel. Methods: CFD modeling allows you to significantly expand the amount of information about the interaction of rolling stock with incoming air flow in various environmental conditions. Results: During numerical modeling, the pressure values on the surface of the housing elements of the composition in the overpressure zones and the underpressure zones were obtained. Besides, areas of application of these loads on car surface are defined. Practical significance: It was established that in case of exceeding the speed of air masses by 20% higher than the maximum recorded on the terrain of the northeastern plateau of the right bank of Angren in the prevailing wind direction, an unacceptable decrease in the weight load on the front trolley on the left wheel is possible.

 Аэродинамический эффект воздушное сопротивление высокоскоростной подвижной состав аэродинамика давление на поверхность устойчивость тоннель Aerodynamic effect artificial tunnel-type structure frontal air drag confuser diffuser finite element method static pressure numerical simulation Исследования, выполняемые по данной тематике, проводились в рамках реализации федеральной программы поддержки университетов «Приоритет-2030» The research carried out on this topic was carried out as part of the implementation of the federal program to support universities "Priority 2030"

Джаббаров С. Т. Движение тонкого осесимметрического тела в полупространстве, занятом сжимаемым газом / С. Т. Джаббаров // Проблемы механики. - 2016. - Вып. 1. - С. 12-17. Dzhabbarov S. T. Dvizhenie tonkogo osesimmetricheskogo tela v poluprostranstve, zanyatom szhimaemym gazom / S. T. Dzhabbarov // Problemy mehaniki. - 2016. - Vyp. 1. - S. 12-17. Лазаренко Ю. М. Аэродинамическое воздействие высокоскоростного электропоезда «Сапсан» на пассажиров на платформах и на встречные поезда при скрещении / Ю. М. Лазаренко, А. Н. Капускин // Вестн. ВНИИЖТа. - 2012. - № 4. - С. 11-14. Lazarenko Yu. M. Aerodinamicheskoe vozdeystvie vysokoskorostnogo elektropoezda «Sapsan» na passazhirov na platformah i na vstrechnye poezda pri skreschenii / Yu. M. Lazarenko, A. N. Kapuskin // Vestn. VNIIZhTa. - 2012. - № 4. - S. 11-14. Сюзюмова Е. М. Исследование воздушных потоков на пассажирской платформе при прохождении поезда / Е. М. Сюзюмова // Вестн. ВНИИЖТа. - 1973. - № 4. - С. 50-52. Syuzyumova E. M. Issledovanie vozdushnyh potokov na passazhirskoy platforme pri prohozhdenii poezda / E. M. Syuzyumova // Vestn. VNIIZhTa. - 1973. - № 4. - S. 50-52. Sterling M. A Study of the Slipstreams of High-Speed Passenger Trains and Freight Trains / M. Sterling, C. J. Baker, S. C. Jordon et al. // Proc. of the Institution of Mechanical Engineering, Part F: J. of Rail and Rapid Transit. - 2008. - Vol. 222. - Iss. 1. - Pp. 177-193. - DOI: 10.1243/0954409-7jrrt133. Sterling M. A Study of the Slipstreams of High-Speed Passenger Trains and Freight Trains / M. Sterling, C. J. Baker, S. C. Jordon et al. // Proc. of the Institution of Mechanical Engineering, Part F: J. of Rail and Rapid Transit. - 2008. - Vol. 222. - Iss. 1. - Pp. 177-193. - DOI: 10.1243/0954409-7jrrt133. Ламб Г. Гидродинамика / Г. Ламб. - М.: ОГИЗ, 1947. - 929 с. Lamb G. Gidrodinamika / G. Lamb. - M.: OGIZ, 1947. - 929 s. Сагомонян А. Я. Проникание / А. Я. Сагомонян. - М.: МГУ, 1974. - 299 с. Sagomonyan A. Ya. Pronikanie / A. Ya. Sagomonyan. - M.: MGU, 1974. - 299 s. Кравец В. В. Аэродинамика высокоскоростных поездов. Ч. 1 / В. В. Кравец, Е. В. Кравец // Залізн. трансп. України. - 2005. - № 2. - С. 52-57. Kravec V. V. Aerodinamika vysokoskorostnyh poezdov. Ch. 1 / V. V. Kravec, E. V. Kravec // Zalіzn. transp. Ukraїni. - 2005. - № 2. - S. 52-57. Кравец В. В. Аэродинамика высокоскоростных поездов. Ч. 2 / В. В. Кравец, Е. В. Кравец // Залізн. трансп. України. - 2005. - № 3. - С. 16-20. Kravec V. V. Aerodinamika vysokoskorostnyh poezdov. Ch. 2 / V. V. Kravec, E. V. Kravec // Zalіzn. transp. Ukraїni. - 2005. - № 3. - S. 16-20. Кравец В. В. Аэродинамика частично перекрытого межвагонного пространства скоростного поезда / В. В. Кравец, Е. В. Кравец // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. імені акад. В. Лазаряна. - Дніпропетровськ, 2005. -Вип. 8. -С. 61-69. Kravec V. V. Aerodinamika chastichno perekrytogo mezhvagonnogo prostranstva skorostnogo poezda / V. V. Kravec, E. V. Kravec // Vіsn. Dnіpropetr. nac. un-tu zalіzn. transp. іmenі akad. V. Lazaryana. - Dnіpropetrovs'k, 2005. -Vip. 8. -S. 61-69. Кравец Е. В. Влияние типа обтекателя на аэродинамическое сопротивление межвагонного пространства скоростного поезда / Е. В. Кравец // Сб. науч. тр. Серия: «Механика» / Днепропетр. нац. ун-т. -Днепропетровск, 2006. - Вып. 10, Т. 1, № 2/1. -С. 113-119. Kravec E. V. Vliyanie tipa obtekatelya na aerodinamicheskoe soprotivlenie mezhvagonnogo prostranstva skorostnogo poezda / E. V. Kravec // Sb. nauch. tr. Seriya: «Mehanika» / Dnepropetr. nac. un-t. -Dnepropetrovsk, 2006. - Vyp. 10, T. 1, № 2/1. -S. 113-119. Baker C. J. Keynote lecture - The flow around high speed trains / C. J. Baker // Proc. of the BBAA VI conference. - Milano, Italy, 2008. - Р. 34. Baker C. J. Keynote lecture - The flow around high speed trains / C. J. Baker // Proc. of the BBAA VI conference. - Milano, Italy, 2008. - R. 34. Baker C. The flow around high speed trains / C. Baker // J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. - 2010. - Vol. 98. - Iss. 6-7. - Pp. 277-298. - DOI: 10.1016/j.jweia.2009.11.002. Baker C. The flow around high speed trains / C. Baker // J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. - 2010. - Vol. 98. - Iss. 6-7. - Pp. 277-298. - DOI: 10.1016/j.jweia.2009.11.002. Khayrullina A. CFD simulation of train aerodynamics: traininduced wind conditions at an underground railroad passenger platform / A. Khayrullina, B. Blocken, W. Janssen et al. // J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. - 2015. - Vol. 139. - Pp. 100-110. - DOI: 10.1016/j.jweia.2015.01.019. Khayrullina A. CFD simulation of train aerodynamics: traininduced wind conditions at an underground railroad passenger platform / A. Khayrullina, B. Blocken, W. Janssen et al. // J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. - 2015. - Vol. 139. - Pp. 100-110. - DOI: 10.1016/j.jweia.2015.01.019.