FLUENT를 활용한 한국형 틸팅열차 (TTX)의 공력해석

초록

철도차량의 고속화에 따라 주행저항에 차지하는 공기저항의 비중이 속도의 제곱에 비례하여 증가하므로 차량 전두부의 설계 시 공기저항을 고려한 최적공력학적 설계안의 검토가 요구되어지고 있다. 전두부의 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 전두부의 설계를 도출하고자 한다. 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. 전두부 형상안 중에 곡선형 전두부는 pressure force이 있어서 유리하지만 viscous force에 있어서는 직선형 전두부가 보다 유리한 것으로 나타났다. 전두부의 최단인 Nose의 위치에 따른 Drag force와 Lift force의 영향력을 분석할 수 있었다. 본 과제의 Numerical simulation은 CFD software Fluent 6.1을 사용하여 행해졌다.