관내 충격파 전달 수치 해석 = Numerical Analysis for Shock Wave Propagation in Tube

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sudden burst of strong wind is often found around the high speed train travelling inside the tunnel and requires accurate evaluation of shock wave due to pressure wave. This paper presents the numerical analysis of compressible flow of single phase in a shock tube using approximate Riemann solver. The shock wave propagation in the tube was modeled by 1D approximation of compressible flow with Tait equation for state equation based on Eulerian fixed grid instead of ideal gas approximation. Inside the tube, modeled diaphragm in the middle separates the region of high pressure from that low pressure, which breaks at one instance, resulting in the pressure wave propagation throughout the tube. To verify the present method, comparisons are made with previous studies as well as analytical solutions, which show good agreement. The additional comparisons are made with the results of commercial computational fluid dynamics program,confirming that present method correctly realize the compressible flow.

국문 초록 (Abstract)

터널을 통과하는 고속 열차로 인해 발생하는 열차풍에 의한 영향은 갑작스런 압력장의 변화 등으로 인한 충격파의 전달 과정의 정확한 분석이 필수적이다. 이에 본 논문에서는 근사 리만 솔버를 이용한 단상 압축성 유체장의 충격파 전달 과정의 수치해석 기법을 제시하였다. 통상 이용되는 이상기체 상태 방정식을 대신하여 Tait 상태방정식을 이용하였으며, 1차원에서의 오일러 고정 격자계에서의 고압과 저압의 영역을 구분하는 막이 파열됨으로써 발생하는 충격파의 전파를 해석하였다. 본 논문에서 제시하는 기법을 검증하기 위하여 이전의 해석적 기법에 의한 연구 결과와 비교하여 잘 일치함을 나타내었으며, 범용 전산 유체 역학 프로그램을 이용한 해석을 수행하여 비교함으로써 유용성 및 효율성을 검증하였다.

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