복합재 철도차량 전두부의 공기저항 특성 분석을 위한 유동해석

초록

철도차량의 고속화에 따라 주행저항에 차지하는 공기저항의 비중이 속도의 제곱에 비례하여 증가하므로 차량 설계 시 공기저항을 고려한 최적공력학적 설계안의 검토가 요구되어지고 있다. 개념설계 단계에서부터 CFD를 이용한 설계안의 공력해석은 Mock-up의 제작을 통한 실험해석에 앞서서 설계안에 대한 유동과 압력을 평가할 수 있는 경제적인 해석도구로 사용되고 있다. 예술적인 측면을 고려하여 얻어진 설계안의 공력학적인 해석을 통한 180km/h급 중?고속 차량에 가장 적합한 전두부, 하부 스커트 그리고 판토그라프 설계를 도출하고자 한다. 전두부 형상에 있어서는 직선미를 강조한 설계안과 곡선미를 강조한 설계안에 대한 수치유동해석을 통하여 각 모델의 특성을 검토하였고 보안사항을 제공하였으며, 두 설계안에 대한 공기저항의 계산 결과를 통해 두 설계안을 비교 평가하였다. 하부 스커트의 경우에는 스커트의 유무에 대한 차량 하부에 위치한 전장품 주변의 유동해석을 통해 스커트의 특성을 비교 평가하였으며, 판토그라프 양력 조절장치의 형상을 결정하기 위한 유동해석을 실시하였다. 본 과제의 Numerical simulation은 CFD software Fluent 6.1을 사용하여 행해졌다.