LBM 기법을 이용한 고속열차 공기저항 전산해석 = Numerical Simulation of Aerodynamic Drag for High-speed train using LBM

국문 초록 (Abstract)

고속철도 차량의 공기저항과 유동 특성의 정확한 예측은 차량의 설계에 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 고속열차 형상의 공기저항을 정량적으로 평가하기 위해 LBM(Lattice Boltzmann Method) 기법을 이용하여 4 량 편성의 1/20 축소형 HEMU-430X 고속열차 주위의 유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 해석에 사용된 프로그램은 자동차분야에서 공력과 유동해석에 많이 사용되고 있는 Exa Co.의 PowerFLOW이며, 실험에 사용된 속도 조건은 69.44 m/s로써 비압축성 난류 영역에 해당되어 비압축성 VLES(very large eddy simulation) 모델을 이용하였다. 전산해석을 통해 얻어진 열차의 공기저항계수는 풍동실험 결과와 비교하여 해석기법의 정확도를 평가하였으며, 열차 주위의 비정상 유동 특성 및 LBM 기법의 고속열차 적용 타당성에 대해서도 논하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

For high-speed trains, estimation of aerodynamic drag as well as understanding of flow structure around trains is very important to design aerodynamic shape. In this study, LBM(Lattice Boltzmann Method) has been employed to assess the aerodynamic drag of high-speed train quantitatively, and numerical simulation around the high-speed train has been conducted. Incompressible VLES(Very Large Eddy Simulation) model has been used in simulating by PowerFLOW of Exa Co. in accordance with the flow Mach number about 0.2 which corresponds to freestream velocity 70m/s. The aerodynamic drag coefficient from numerical simulation has been compared with that from wind tunnel experiment to evaluate the accuracy of the numerical methods. The unsteady flow characteristics around high-speed train as well as the application of LBM to high-speed train have also been discussed.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 초록
• 1. 서론
• 2. 수치 해법
• 3. 계산영역 및 경계조건
• 4. 해석결과
• 3. 결론
• 참고문헌