열차형상함수를 이용한 상용 고속열차 전두부 형상 최적설계

Optimal Design for the Nose Shape of Commercial High-speed Train Using Function of Train Configuration

초록

다양한 3차원 전두부 형상을 효과적으로 모델링할 수 있는 열차형상함수를 이용하여 실제 차량인 KTX 산천 전두부 형상의 공기저항을 저감하는 최적설계를 수행하였다. KTX 산천 전두부의 2차원 단면형상의 특성 곡선을 추출하고열차형상함수를 이용하여 KTX 산천의 최적설계용 유선형 기본형상을 구성하였다. 기본형상을 이용해 상용 고속열차 전두부의 형상 제약조건을 위반하지 않는 설계공간을 구축하였다. Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno 알고리즘을 이용한 최적설계를 수행하여 기본형상 대비 약 6%의 공기저항을 저감할 수 있었다. 최적형상은 기본형상에 비해 전두부 길이가 길고 끝단이 약간 날카로운 형상을 가져 후미차량에서의 와류의 크기를 줄임으로써 공기저항을 저감하였다.

키워드

Design optimization; Aerodynamic drag; Commercial high-speed train; 철전두부 형상; 열차형상함수; 최적설계; 공기저항; 상용고속열차; Nose shape; Vehicle modeling function
제목
열차형상함수를 이용한 상용 고속열차 전두부 형상 최적설계
제목 (타언어)
Optimal Design for the Nose Shape of Commercial High-speed Train Using Function of Train Configuration
저자
곽민호; 윤수환; 박춘수
DOI
10.7782/JKSR.2015.18.4.279
발행일
2015-08
저널명
한국철도학회논문집
권
18
호
4
페이지
279 ~ 288