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Estudio aerodinámico de un tren de alta velocidad mediante el método de los paneles
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Cobo, Álvaro Gómez |
| Copyright Year | 2017 |
| Abstract | El presente TFG tiene como objetivo el estudio aerodinamico de trenes de alta velocidad mediante la aplicacion del metodo numerico conocido como metodo de los paneles. Se comienza con un analisis de los distintos efectos aerodinamicos que pueden aparecer durante el servicio de un tren de alta velocidad. Se analizan los efectos producidos por la circulacion del tren a velocidad constante en ausencia de viento lateral, la circulacion del tren en presencia de viento lateral, y por ultimo el cruce de dos trenes. Asi mismo se relaciona con la normativa europea correspondiente que se aplica a este tipo de situaciones centrandose en las variaciones de presion producidas por el paso de un tren. Una vez definidas las situaciones a estudiar se analizan las ventajas y desventajas de la aplicacion del metodo de los paneles para este tipo de simulaciones. La aplicacion de este tipo de simulaciones tambien es analizada desde el punto de vista de la elaboracion de evaluaciones de conformidad (requisito legal) y son comparadas con otras formas de ensayo como pueden ser, ensayos a escala real o con modelos a escala en tuneles de viento. Asi mismo se exponen las utilidades de este tipo de estudios cara al diseno y seguridad de la circulacion de trenes de alta velocidad. A continuacion se resume brevemente el metodo numerico de los paneles describiendo los distintos calculos que se efectuan y la forma de aplicarlos para finalmente conseguir resolver el problema de mecanica de fluidos que se plantea. Tambien se establecen todas las hipotesis que en el metodo de los paneles son aplicadas. Cuando se tiene el software terminado, el siguiente paso consiste en validarlo. Para ello se aplican las simulaciones a un caso que tenga solucion analitica para asi poder comparar los resultados. Como modelo se escoge una esfera de radio unidad en un flujo tambien de velocidad unitaria y se obtienen los resultados. Partiendo de un modelo CAD (Computer aided design) del ICE 3, un modelo de tren de alta velocidad desarrollado por SIEMENS y que actualmente es empleado en distintas lineas de alta velocidad, se obtiene el modelo mallado con cuadrilateros que se utilizara para las simulaciones. A continuacion los distintos resultados de las simulaciones son mostrados y analizados. Se comienza con el caso mas sencillo correspondiente al tren circulando al aire libre, solo en ausencia de viento lateral u otros trenes. En los resultados se aprecia la distribucion del Cp y por consiguiente de la presion sobre la superficie de la cabeza tractora. Se analizan los resultados comprobando la presencia de los puntos de remanso del flujo asi como las zonas de altas y bajas presiones. Se observa el posible uso de este metodo para este tipo de simulaciones siempre y cuando el angulo de incidencia no sea demasiado grande, ya que habria separacion del flujo y ya no se cumplirian las hipotesis para la aplicacion de este metodo. Finalmente se hacen las simulaciones para el evento de cruce de dos trenes. Esta simulacion se hace como sucesion de estados estacionarios con un tren en reposo y el otro en movimiento. Parece una zona de alta presion delante del morro del tren en movimiento seguida de una zona de bajas presiones (succion). Esto es un pulso de presion que es objeto de estudio ya que puede afectar a ventanillas, puertas y si se transmite al interior del tren tambien puede afectar al confort de los viajeros. De las simulaciones del cruce de trenes se pueden obtener curvas que representan la variacion de la presion a lo largo del tiempo del cruce en los puntos deseados. En conclusion, con la aplicacion del metodo de los paneles se pueden estimar resultados de ensayos de homologacion que tendra que superar el material rodante, asi como se podran estimar presiones en puertas y ventanillas cara al diseno, optimizar la ubicacion de las tomas de aire del sistema de aire acondicionado o analizar el efecto sobre la estabilidad de vientos cruzados. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | http://oa.upm.es/48836/1/TFG_ALVARO_GOMEZ_COBO.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
