다양한 속도에 대한 하이퍼튜브 캡슐 차량 공력저항 계수 수치해석 및 분석

초록

하이퍼 튜브 개념이 도입된 이래 국내에서는 철도기술연구원을 중심으로 하이퍼튜브 설계 기술 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 하이퍼튜브 내부에서 캡슐 차량이 고속으로 주행할 때 캡슐 차량에 영향을 미치는 공기저항 계수(CD)를 시뮬레이션 기법을 이용하여 계산하고 해석하였다. 튜브의 직경은 D, 캡슐 차량의 직경은 0.34D, 길이는 2.2D 이다. 캡슐 차량의 속도를 189km/h ~ 514km/h까지 변경시키면서 속도 증가에 따른 공기저항 계수 (CD)를 계산하였다. 이 속도에 해당하는 Re수는 약 2ⅹ105 ~ 6ⅹ105 이다. 수치해석 결과 대기압하에서 공기 저항 계수가 약 2.25 정도로 계산되었다. 수치해석을 위하여 FDS 코드의 대와류 기법 (LES: Large Eddy Simulation)을 사용하였으며, 계산된 결과는 실험 결과와 비교하였다.