Kim, Hyo-Geun;Seo, Sang-Yeon;Ha, Hee-Sang;Kwon, Hyeok-Bin
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.15
no.6
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pp.559-570
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2013
High speed railway can transport large quantity of people and commodities in a short time and has become one of the most desirable and environmentally friendly transportation. However, it is hard to have a complicated route for high speed railways, construction of tunnels is essential to pass through a mountain area. When a high speed train enters a tunnel, pressure wave is created in a tunnel and the wave causes micro pressure wave and discomfort to passengers. In order to alleviate pressure wave in a tunnel, constructing a vertical shaft is one of the most efficient ways. This study represents a numerical analysis module, which takes into account the effect of a vertical shaft in a tunnel. The module can be used in a numerical program (TTMA) specialized for aerodynamics in a tunnel, and it was validated by comparing numerical results with various measurements in Emmequerung tunnel and results from numerical analysis using Fluent.
Trains emerging on a streamlined bridge-girder may have salient interference effects on the aerodynamic properties of the bridge. The present paper aims at investigating these interferences by wind tunnel measurements, covering surface pressure distributions, near wake profiles, and flow visualizations. Experimental results show that the above interferences can be categorized into two primary effects, i.e., an additional angle of attack (AoA) and an enhancement in flow separation. The additional AoA effect is demonstrated by the upward-moved stagnation point of the oncoming flow, the up-shifted global symmetrical axis of flow around the bridge-girder, and the clockwise-deflected orientation of flow approaching the bridge-girder. Due to this additional AoA effect, the two critical AoAs, where flow around the bridge-girder transits from trailing-edge vortex shedding (TEVS) to impinging leading-edge vortices (ILEV) and from ILEV to leading-edge vortex shedding (LEVS) of the bridge-girder are increased by 4° with respect to the same bridge-girder without trains. On the other hand, the underlying flow physics of the enhancement in flow separation is the large-scale vortices shedding from trains instead of TEVS, ILEV, and LEVS governed the upper half bridge-girder without trains in different ranges of AoA. Because of this enhancement, the mean lift and moment force coefficients, all the three fluctuating force coefficients (drag, lift, and moment), and the aerodynamic span-wise correlation of the bridge-girder are more significant than those without trains.
A three-dimensional aerodynamic model and a vehicle dynamics model are established to investigate the effect of noise barrier on the dynamic performance of a high-speed train running on an embankment in crosswind in this paper. Based on the developed model, flow structures around the train with and without noise barrier are compared. Effect of the noise barrier height on the train dynamic performance is studied. Then, comparisons between the dynamic performance indexes of the train running on the windward track and on the leeward track are made. The calculated results show that the noise barrier has significant effects on the structure of the flow field around the train in crosswind and thus on the dynamic performance of the high-speed train. The dynamic performance of the train on the windward track is better than that on the leeward track. In addition, various heights of the noise barrier will have different effects on the train dynamic performance. The dynamic performance indexes keep decreasing with the increase of the noise barrier height before the height reaches a certain value, while these indexes have an inverse trend when the height is above this value. These results suggest that optimization on the noise barrier height is possible and demonstrate that the designed noise barrier height of the existing China Railway High-speed line analysed in this article is reasonable from the view point of the flow field structure and train dynamic performance although the noise barrier is always designed based on the noise-related standard.
Wind tunnel testing on the real-scale pantograph for high-speed train has been conducted to investigate the aerodynamic characteristic of the pantograph at high-speed. The mid-scale subsonic wind tunnel of Korea Airforce Acamedy with 3.5m width, 2.45m height, and 8.8m length test section has been employed. The test model has been supported above 50cm height from the bottom of test section using vertical strut to eliminate the boundary layer generated from the bottom of the test section. The height of the pantograph has been varied in three cases, in both of the normal running and reverse running modes. The resultant lift forces of the pantograph to catenary system in all the cases have been measured and the relation between the test conditions and the lift forces have been extensively analyzed.
When a train enters into a tunnel, a compression wave is generated by a front nose and a expansion wave is generated by a rear tail respectively. The interaction between pressure waves and the train makes the internal and external pressure of the train change dramatically. In this paper, we had measured the internal and external pressure variations of TTX and analyzed the pressure variations as the tunnel length. Also, the rate of internal pressure variations were investigated with the current airtight condition of TTX. In short tunnels, the internal and external pressure variation were not large because the superposition of pressure waves was not happened. In long tunnels, however, the rapid and large pressure variations were shown because of the superpositions between the same sort of pressure waves, such as expansion wave and expansion wave or compression wave and compression wave. In specific length tunnels, the pressure variation and the pressure variation rates were largely lessened because the compression wave and expansion wave were superposed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.21
no.8
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pp.963-972
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1997
As a high-speed train enters a tunnel, a compression wave is generated ahead of it due to the piston action of train. The compression waves propagate along the tunnel and reflect at the exit of tunnel. A complex wave phenomenon appears in the tunnel, because of the successive reflections of the pressure waves at the exit and entrance of tunnel. The pressure waves give rise to large pressure transients which impose the fluctuating loads on the running train. It is highly needed that the pressure transients should be predicted to design the train body and to improve the comfortableness of the passengers in the train. In the present study, the pressure transients were calculated numerically for a wide range of train speed and compared with the previous tunnel tests. The calculation results agreed with ones of the tunnel tests, and the mechanism of pressure transients was made clear.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.21
no.8
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pp.983-995
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1997
As a high-speed train enters a tunnel, a compression wave is generated ahead of it due to the piston action of train. The compression waves propagate along the tunnel and reflect backward at the exit of tunnel. A complex wave phenomenon appears in the tunnel, because of the successive reflections of the pressure waves at the exit and entrance of tunnel. The pressure waves can give rise to large pressure transients which impose the fluctuating loads on the running train. It is highly needed that the pressure transients should be predicted to design the train body and to improve the comfort for the passengers in the train. In the present study, the pressure transients and aerodynamic drag for two-trains running in a tunnel were calculated numerically for a wide range of train speed, and compared with the results of the previous tunnel tests and calculations for one train. The present calculation results agreed with ones of the tunnel tests, and the mechanism of pressure transients was made clear.
The optimal design for a leading car considering the aerodynamic resistance is required on the high-speed train due to increasing of ratio of drag force with proportion for the square of velocity. The aerodynamic analysis using CFD in the stage of concept design offers more economical analysis method which is used to estimate the influence of flow and pressure around the leading car than the experimental method using the Mock-up. In this study, we want to assist the artistic design with aerodynamics analysis in order to get the optimal design for leading car with the operation speed at 180km/h. The results of aerodynamic analysis for two leading car models which one is expressed with lineal beauty and the other is with curvaceous beauty are compared with each other and they offer the proposal of modification for two models in order to decrease the drag force. The shape of curvaceous model is better for the pressure force but slightly worse for the viscous force than the other. The Fluent software is used for the calculation of flow profile in this study.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.6
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pp.850-854
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2014
Analyzing dynamic performance between pantograph and contact wire depends on mechanical and electrical conditions such as contact force, currents, aerodynamics of pantograph and tension of overhead contact wire. For the characteristic of dynamic performance between pantograph and overhead contact wire, various evaluation systems are used to measuring of the interaction of the contact line and the pantograph. Among the various methods, the contact force and percentage of arcing are intended to prove the safety and the quality of the current collection system on the train. However, these methods are only capable of measuring on the train which are installed measurement systems. Therefore in this paper, a track-side monitoring system was implemented to measure electrical characteristics from active overhead contact wire systems in order to constantly estimate current collection performance of railway operation. In addition, a method to analyze loss of contact phenomena was proposed. According to simulation results, the proposed system was capable of measuring abnormal electrical behavior of pantograph and contact wires on the track-side. The advantage of the proposed system is possible to detect loss of contact or any other electrical abnormalities of all types of trains within sections from sub to sub without the need to install any on-board equipment on trains.
Kim, Hyo-Gyu;Choi, Pan-Gyu;Hong, Yoo-Jung;Yoo, Ji-Oh
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.17
no.3
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pp.319-332
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2015
The pressure wave formed by the piston effects of the train proceeds within the tunnel when a train enters the tunnel with a high speed. Depending on the condition of tunnel exit, the compression waves reflect at a open end, change to the expansion waves, transfer to tunnel entrance back. Due to interference in the pressure waves and running train, passengers experience severe pressure fluctuations. And these pressure waves result in energy loss, noise, vibration, as well as in the passengers' ears. In this study, we performed comparison between numerical analysis and field experiments about the characteristics of the pressure waves transport in tunnel that appears when the train enter a tunnel and the variation of pressure penetrating into the train staterooms according to blockage ratio of train. In addition, a comparative study was carried out with the ThermoTun program to examine the applicability of the compressible 1-D model(based on the Method of Characteristics). Furthermore examination for the adequacy of the governing equations analysis based on compressible 1-D numerical model by Baron was examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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