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鉄道

空力および音響課題に対する鉄道業界のシミュレーション

鉄道業界では、高速鉄道がエンジニアリングの限界に迫ると同時に、顧客は高品質、効率性、静音性、快適性、利便性を追求する一方で、競争はグローバル化し、利幅は少なくなるというかつてない課題に直面しています。従来手法の製品開発では、これら課題を解決する十分な情報を得ることができません。プロトタイプを使用した性能試験は多大なコストを必要としながら、フルスケールのモデルを用いて試験を実施することが不可能です。列車が実際の運転条件下でどのような性能を示すかを、プロトタイプの完成以前である開発プロセスの初期段階でエンジニアが把握することが極めて重要です。競争力のある製品開発には、素早く正確なデジタルシミュレーションを行うことが不可欠になっています。

優れたシミュレーションツールは、列車を設計する際に直面する多くのエンジニアリング課題に対処することができます。自動車業界と航空宇宙業界で長年に渡り開発および検証された流体シミュレーションソフトウェアは、鉄道業界にも活用できるまでに成熟しました。流体シミュレーションソフトウェアを用いることにより、空力抵抗や横風による力を正確に判断することが可能となり、床下やボギー、パンタグラフなどの非常に複雑な形状に強い乱流が加わるような条件にも対応することができます。また、電動モーターや電子冷却システムを狭いスペースに適切に配置することも可能です。さらに、重要な規制対象の1つである環境騒音や車室内の快適性を予測して対処することもできます。車室内の快適性は、顧客要望の中でも非常に高い項目のうちの1つであり、製品の差別化要因の潜在性があります。

PowerFLOW独自の本質的に非定常な格子ボルツマンに基づく物理特性により、非常に複雑な形状であっても、実世界での非定常な現象を正確に予測することが可能です。PowerFLOW製品群を適用することで、設計プロセスとエンジニアリング予算に与える影響が少ない設計プロセスの初期段階において、製品の性能を評価することができます。PowerFLOWでは詳細な車両形状でも簡略化せず扱えることから、非定常での空力、熱管理、および空力騒音のシミュレーションを正確かつ効率的に行うことができます。PowerFLOWによるアプリケーションは、世界をリードする自動車、トラック・バス、航空宇宙分野の製造メーカーで十分に検証され、実際の設計開発で利用されています。

鉄道分野におけるアプリケーション

高速の空力解析 – 空気抵抗、横風による安定性、床下流れ、汚れおよび雨水、パネル変形、線路に対する圧力

音響 − 風切音の騒音源の特定および低減(先頭形状、台車、連結部、付加物、パンタグラフなど)、冷却ファンの騒音特定と低減、環境騒音の伝搬、車内騒音の伝搬

環境制御システム − 車室内熱快適性、ダクトおよびファン騒音、HVACダクトおよびファンの性能

熱管理 − エンジンルームの換気、電子装置の熱保護、ブレーキ冷却、ソーク