28067

تاثير هندسه محل اتصال پانتوگراف بر نويز آيروديناميكي در قطارهاي پرسرعت

كارشناسي ارشد

مهندسي راه‌آهن- ماشين‌هاي ريلي

1399

1401/12/1

داود يونسيان

سيدمجتبي ميرحسيني

دانشكده مهندسي راه‌آهن

پانتوگراف جايگزيني براي تامين انرژي در بخش حمل و نقل ريلي با بازده بالا، سازگار با محيط زيست و مقرون به صرفه مي باشد. پانتوگراف انرژي را از طريق شبكه برق بالاسري و در تماس با كاتنري به دست مي آورد. از آنجايي كه سرعت‌هاي بالا سطوح بالاتري از نويز صوتي را به همراه دارند، پانتوگراف يكي از منابع اصلي نويز آيروديناميكي در قطارهاي سريع السير برشمرده مي شود. كاهش نويز صوتي به يك امر ضروري در طراحي قطارهاي سريع السير تبديل شده است. در اين مطالعه، رفتار جريان بر هندسه ساده شده پانتوگراف مدل DSA 350 SEK و محل جانمايي آن در مقياس 1/10، مورد بررسي قرار مي گيرد. شبيه‌سازي‌ ديناميك سيالات محاسباتي در جريان آشفته براساس روش بهبود يافته ي شبيه‌سازي گردابه ي با تأخير به تعيين رفتار جريان مي پردازد، سپس منبع معادل براي پيش بيني فشار صوتي در ميدان دوردست با بهره گيري از قياس صوتي فاكس ويليام هاوكينگ مورد استفاده قرار مي گيرد. كاهش نويز صوتي در پانتوگراف از دو روش امكان پذير است، روش اول اصلاح در سازه ي پانتوگراف كه شامل تغيير در زواياي اجزا و ميله هاي متصل، فواصل بازو ها از يكديگر و وزن قاب اصلي مي باشد، روش ديگر شامل كنترل جريان مغشوش و كاهش آن توسط اصلاح فرم قطار، طراحي انواع حفره ها، اسپويلرها، استفاده از مواد جاذب متخلخل و تمامي تغييراتي كه مستقيما در ارتباط با اجزاي سازنده ي پانتوگراف نمي باشند. در اين پايان نامه با هدف كاهش نويز آيروديناميكي پانتوگراف، تاثير هندسه محل اتصال پانتوگراف با مقايسه رفتار جريان و نويز صوتي منتشرشده در حضور يك پانتوگراف داخل حفره ي بهينه از ميان 4 نمونه حفره ي طراحي شده با عناوين مقعر-محدب، محدب-مقعر، مقعر و محدب مورد مطالعه قرار ‌مي گيرد. لبه ي انتهايي حفره، جريان ناپايدار ايجاد مي كند كه با نويز صوتي ساطع شده رابطه ي مستقيم دارد، حفره ي مقعر با بيشترين مقدار نويز صوتي از حفره هاي مقعر-محدب، محدب-مقعر و مقعر به ترتيب 6%، 16% و 35% بيشتر است، در نتيجه، حفره ي محدب به عنوان مدل بهينه جهت جانمايي پانتوگراف انتخاب مي گردد. حفره، سرعت جريان در اطراف پانتوگراف را به ميزاني قابل توجهي كاهش مي دهد كه اين امر منجر به كاهش نوسانات فشار سطحي و نويز صوتي ساطع شده از سازه ي پانتوگراف مي شود. نويز صوتي ثبت شده از پانتوگراف در حضور حفره 18% كمتر از عدم حضور حفره مي باشد.

1402/01/15

The Effect of Pantograph Joint Geometry on Aerodynamic Noise in High-Speed Trains

2/20/2024 12:00:00 AM

In this research, an alternative for providing energy in the rail transport sector with high efficiency, environmentally friendly, and economical through overhead power grid and pantograph in contact with catenary is introduced. The pantograph is one of the main sources of aerodynamic noise in high-speed trains. , since high speeds bring higher levels of noise, noise reduction has become an important consideration for the design of high-speed trains. In this study, the flow behavior on the simplified geometry of the pantograph model DSA 350 SEK and its location on a scale of 1/10, are reviewed. Computational fluid dynamics simulations for turbulent flow based on an improved delayed eddy simulation method are used to determine near-field flow behaviors, then the equivalent source is used to predict far-field sound pressure using an acoustic analogy. Fox William Hawking is used. The effect of the geometry of the pantograph joint is studied by comparing the behavior of current and radiated noise by considering two pantographs in standing and bent positions in several designed Kuwaiti samples. The cuvette slightly reduces the velocity of the flow upstream of the standing pantograph, which leads to the reduction of surface pressure fluctuations and the noise emitted from the standing pantograph. The trailing edge of the cuvette also creates a very unsteady flow. Highly unsteady flow on the cuvette by introducing leading cuvette edges. And the modified comet is significantly reduced. As a result, the sound radiated from the cavity is reduced compared to a rectangular cavity. Also, by rounding the edges of the cavity, the radiation noise can be reduced. There are two ways to reduce the pantograph noise. and the weight of the main frame. Another method includes controlling the eddy current and reducing it by modifying the train form, designing various holes, and spurs, using porous absorbent materials, and any changes that are not directly related to the components of the pantograph. The thesis aims to reduce the aerodynamic noise of the pantograph by designing new models of the location of the pantograph on the roof, as well as comparing all the models, and has identified the optimal model of the connection location.

قطار پرسرعت , آيروآكوستيك , پانتوگراف , جريان حفره , كنترل نويز آيروديناميكي

High-speed train , Aeroacoustics , Pantograph , Cavity flow , Aerodynamic Noise Control

Melika salehinia

Dr. Davood Younesian