تحلیل و مدل‌سازی آیرودینامیکی اثر پارامتر‌های شکل دماغه قطار پرسرعت در واژگونی تحت اثر باد عرضی

افزایش سرعت و کاهش وزن وسایل نقلیه ریلی، در سال‌های اخیر، نگرانی‌ها پیرامون خطر ناپایداری و واژگونی این وسایل نقلیه را افزایش داده است. یکی از عوامل مؤثر در واژگونی و خروج از خط، وزش باد‌های عرضی است که وقتی با سرعت بالای قطار‌های تندرو همراه می‌شود، خطر خروج از خط و واژگونی را بیشتر می‌کند. در این پژوهش، با در نظر گرفتن سه متغیر سرعت قطار، سرعت باد و زاویه وزش باد، شبیه‌سازی عددی جـریان هـوای اطـراف مـدل قطار ICE2 تحت اثـر باد عـرضی، به کمک روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده و ضرایب آیرودینامیکی تعیین شده است. به کمک نتایج این شبیه‌سازی‌ها و مدل‌سازی تعادل قطار، شرط واژگونی قطار تحت بار عرضی در مسیر مستقیم بر اساس استاندارد En14067 مشخص شده و محدوده بحرانی حرکت قطار تعیین شده است. سپس با در نظر گرفتن 5 پارامتر هندسی دماغه و اعمال روی هندسه پایه(مدل قطار ICE2)، 8 هندسه جدید تولید شده است. با مقایسه نتایج ضرایب آیرودینامیکی شکل دماغه، اثر اعمال تغییر در پارامترهای هندسی در واژگونی قطار مورد بحث قرار گرفته است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که از میان پارامتر‌های هندسی در نظر گرفته شده، کاهش ضخامت دماغه و افزایش طول دماغه یا کاهش زاویه نوک دماغه، که در نمونه‌های جدید دماغه قطار‌ برندهای معروف دنیا دیده ‌می‌شود، تأثیر مطلوب بیشتری در جلوگیری از واژگونی قطار دارند.