Unlike ordinary train, the HST(High Speed Train) is operated at a very high speed, which may cause pressure transient problems when the HST is passing through a station. In the present study, the wind pressure caused by the passing HST was measured in the Cheonan HST station and compared with the numerical simulations. For the measurement, the HST was passing through the station at speeds of 240 km/h north bound and 150 km/h south bound. MEMS based differential pressure transducers are used to measure pressure variation at various locations in the station. It is shown from the results that measured data are in good agreement with CFD simulation with moving mesh technique for the train movement. With the present validation of CFD simulation, the CFD simulation may effectively aid the design of future HST station.
Flow around an ICE2 high-speed train exiting a tunnel under the influence of a wind gust has been studied using numerical technique called detached eddy simulation. A wind gust boundary condition was derived to approximate previous experimental observations. The body of the train includes most important details including bogies, plugs, inter-car gaps and rotating wheels on the rail. The maximal yawing and rolling moments which possibly can cause a derailment or overturning were found to occur when approximately one third and one half of the train, respectively, has left the tunnel. These are explained by development of a strong vortex trailing along the upper leeward edge of the train. All aerodynamic forces and moments were monitored during the simulation and the underlying flow structures and mechanisms are explained.
It is essential to examine and analyze the power output and load responses together using real-world turbulent wind speeds. In this paper, the power controller and the drive train damper are simultaneously considered using the NREL 5MW wind turbine model, and the damage equivalent load(DEL) of the low speed shaft torque and power output responses according to the natural frequency of the second order low pass filter are simultaneously investigated. Numerical testing is carried out above rated wind speed using commercially available Bladed software. From the viewpoints of DEL reduction of the drive train shaft torque and power output responses, it is shown that the natural frequency of the low pass filter is appropriately about 6 to 10rad/s. And the reduction ratio of the DEL of the low-speed shaft torque decreases as the wind speed becomes higher, and it is confirmed that the reduction ratio is limited to about 20% at high wind speeds.
고속 철도 건설시, 선로중심 간격 및 시공기면폭의 감소는 건설 비용의 절감을 가져온다. 그러나, 선로중심간격의 축소는 열차 주행 풍압의 증가로 여러 가지 안전성 문제를 야기 할 수 있으므로 기술적 검토와 공기 역학적 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 호남고속철도에 적합한 선로 중심 간격을 검토하는데 필요한 차량 주행 안전성을 해석하기 위하여 선로중심 간격 변화로 인한 교행 열차 풍압을 예측하였으며, 차량 전복 안전성에 끼치는 열차 풍압의 영향에 대한 파라메타 연구를 하였다.
PSD(platform screen door) was completely installed at all of Seoul subway station(line 1~8) using 640million people per day by 2010. After installation of PSD, the influence of train induced wind at platform decreased, but is estimated to increase in subway tunnel. In this paper, train induced wind occurred by pass of subway at platform was measured and analyzed using numerical analysis by computational fluid dynamics.
In order to reveal the independent relationship between track irregularity and wind loads, the stochastic characteristics of train-bridge coupling systems subjected to wind loads were investigated by the multi-sample calculation. The vehicle was selected as 23 degrees of freedom dynamical model, and the bridge was described by three-dimensional finite element model. It was assumed that the wind loads were random processes with strong spatial correlation, while the track irregularities were stationary random ones. As a case study, a high-speed train running on a cable-stayed bridge subjected to wind loads was studied. The effect of rail irregularities was deemed to be independent of the effect of wind excitations on the coupling system in the same wind circumstance for the same project, leading to the conclusion that the effect of wind loads and moving vehicle could be calculated separately. The variance results of the stochastic responses of vehicle-bridge coupling system under the action of wind loads and rail irregularities together were equivalent to the sum of the variance of the responses induced by each excitation. Therefore, when one of the input excitations is different, only the effect of changed loads needs to be assessed. Moreover, the new calculated results were combined with the effect of unchanged loads to present the stochastic response of coupling system subjected to the different excitations, reducing the cost of computations. The stochastic characteristics, the CFD (cumulative distribution function) of the coupling system with different wind velocities, vehicle speed, and vehicle marshalling were studied likewise.
When the rolling stocks run on the curve, the external rail has to be lifted to a certain level to balance the centrifugal force acting on the train body. Under such a situation, passengers may feel uncomfortable, and the slanted vehicle has the potential overturning risks at high speed. This paper conducted a wind tunnel test in an annular wind tunnel with φ=3.2 m based on a 1/20th scaled high-speed train (HST) model. The sensitivity of Reynolds effects ranging from Re = 0.37×106 to Re = 1.45×106 was tested based on the incoming wind from U=30 m/s to U=113 m/s. The wind speed covers the range from incompressible to compressible. The impact of roll angle ranging from γ=0° to γ=4° on train aerodynamics was tested. In addition, the boundary layer development was also analyzed under different wind speeds. The results indicate that drag and lift aerodynamic coefficients gradually stabilized and converged over U=70 m/s, which could be regeared as the self-similarity region. Similarly, the thickness of the boundary layer on the floor gradually decreased with the wind speed increase, and little changed over U=80 m/s. The rolling moment of the head and tail cars increased with the roll angle from γ=0° to γ=4°. However, the potential overturning risks of the head car are higher than the tail car with the increase of the roll angle. This study is significant in providing a reference for the overturning assessment of HST.
In the present study, the wind pressure transients on platform screen door in island platform caused by a passing train are investigated numerically. The transient compressible 3-D full Navier-Stokes solution is obtained with actual operational condition of subway train and the moving mesh technique adopted for the train movement. To achieve more accurate results, detailed shape of train is included in a computational domain and the entrance and exit tunnel of platform are also modeled. Numerical analyses are conducted on three operational conditions of different velocity variation.
A series do wind tunnel tests were conducted for Korean high-speed train model with various shape components to assess the contributions to aerodynamic drag. In order to elucidate the ground effects, two different wind tunnels, one with a moving ground system and the other with a fixed ground, were used for the same model and the results of both were compared and analyzed in detail. The result show that a suitable ground simulation is necessary for the test of a train model with many cars and detailed underbody. But the relative difference of the drag coefficients for the modifications of shape components can be measured by a fixed ground test with high accuracy and low cost. The effects of the nose shape, the inter-cargap and the bogie-fairing on total drag were discussed and some ideas were prosed to decrease the aerodynamic resistance of high speed train.
The effects of the main bearing stiffness combined with vertical non-torque force on the input load and shaft deflection of a gearbox were investigated for the three-point suspension drive train of a wind turbine. A finite element analysis model for the drive train was studied experimentally, and its applicability to the present study was verified. The results show that, as the main bearing stiffness is increased, the input load of the gearbox decreases, whereas the input shaft deflection increases. The stiffness component for the pitch moment has the largest influence on the gearbox input load. Although the gearbox life increases at a higher main bearing stiffness, the economic efficiency and durability of the entire drive train system should also be considered in the selection of the main bearing stiffness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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