Россия
Россия
Россия
Россия
Цель работы: исследование формирования сложной воздушной структуры в условиях движения подвижного состава по протяженным подземным сооружениям с использованием методов численного моделирования. Методы: проведен анализ влияния аэродинамических факторов на подвижной состав, пассажиров и железнодорожную инфраструктуру на основе метода конечных элементов и объемов. Исследованы причины возникновения уплотненной воздушной зоны, которая возникает перед головным вагоном состава и оказывает значительное сопротивление движению поезда с использованием метода Frozen Rotor. Проанализированы показатели энергоэффективности и безопасности процесса грузовых и пассажирских перевозок с учетом процессов аэродинамического взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа. Результаты: с помощью численного моделирования и использования метода Frozen Rotor удалось получить качественную картину распределения поперечных вихревых потоков воздуха, возникающих вследствие возникновения вязкостного трения. Обнаружены закономерности в изменении динамики давления и скорости воздушных масс на поверхности головного обтекателя при въезде поезда в тоннель. Установлен факт негативного влияния зон повышенного и пониженного давления, а также их резкого перепада на локомотивную бригаду и пассажиров. Практическая значимость: показана возможность проведения исследований в области аэродинамики железнодорожного транспорта с использованием современных методов численного моделирования. Данная тематика очень актуальна в области проектирования высокоскоростного подвижного состава.
аэроупругое взаимодействие, искусственные сооружения тоннельного типа, энергоэффективность, численное моделирование, поперечные вихри, «поршневой» эффект
1. О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта: технический регламент Таможенного союза от 15.07.11 с изм. на 09.12.11 (ТР ТС 002/2011) [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/902293437 (дата обращения: 01.01.2024).
2. Технический регламент Таможенного Союза ТР ТС 002/2011 «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта».
3. Paradot N., Talcotte C., Willaime A., et al. Methodology for computing the flow around a high speed train for drag estimation and validation using wind tunnel experiments. World Congress on Rail Research, Tokyo. 1999.
4. Ватаев А. С., Ватулин Я. С., Воробьев А. А. и др. Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей // Бюллетень результатов научных исследований. 2022. № 1. С. 104–123. DOI:https://doi.org/10.20295/2223- 9987-2022-2-104-123.
5. Воробьев А. А., Ватулин Я. С., Ватаев А. С. и др. К вопросу снижения негативного эффекта воздействия аэроупругого взаимодействия высокоскоростного подвижного состава с элементами тоннельных сооружений // Известия Петербургского университета путей сообщения. СПб., 2022. № 3. С. 590–599.
6. Каримов Д. Д., Ватулин Я. С., Воробьев А. А. и др. Особенности формирования структуры воздушных масс в тоннеле при движении поезда // Транспорт БРИКС. 2023. № 2 (2). С. 1–6. DOI:https://doi.org/10.46684/2023.2.6
7. Богданов Н. В., Ватаев А. С., Ватулин Я. С. и др. Обзор методов CFD-моделирования аэродинамических процессов при движении подвижного состава по протяженным подземным сооружениям // Системы автоматизированного проектирования на транспорте. 2023. Ст. 28–34. DOI: 56575829.
8. Каримов Д. Д., Ватаев А. С., Метлякова и др. Использование численного моделирования при анализе аэродинамических проблем на транспорте // Транспорт БРИКС. 2023. № 2 (3). С. 1–5. DOI:https://doi.org/10.46684/2023.3.5/.
9. Каримов Д. Д., Воробьев А. А., Ватаев А. С. и др. Исследование поперечной устойчивости высокоскоростного подвижного состава при выходе из тоннеля // Бюллетень результатов научных исследований. 2023. Вып. 2. С. 115–135.
10. Лугин И. В., Алферова Е. Л. Исследование аэродинамических процессов при движении поезда в протяженных железнодорожных тоннелях // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2018. Т. 5. С. 155–160.
11. Ледяев А. П., Кавказский В. Н., Шелгунов О. О. Математическое моделирование аэродинамических процессов в железнодорожных тоннелях на высокоскоростных магистралях // Метро и тоннели. 2021. № 3. С. 40–43.
12. Ледяев А. П., Кавказский В. Н., Креер Р. О. Особенности проектирования тоннелей на высокоскоростных магистралях // Транспорт Урала. 2015. № 4 (47). С. 3–9. DOI:https://doi.org/10.20291/1815- 9400-2015-4-3-9.
