Numerical Analysis of Pantograph for Aerodynamic Uplift Force

Abstract

본 연구에서는 비정상 대와류모사 해석을 수행하여 430 km/h의 높은 속도 유동을 마주하는 팬터그래프의 주위 유동을 모사하였다. 팬터그래프는 링크 구조로서 공기역학적 압상력을 정확하게 예측하기 위해서는 팬터그래프가 받는 항력과 양력을 모두 고려해야한다. 팬터그래프의 각 구조물이 받는 항력과 양력을 링크 구조의 힘과 모멘트 평형 관계식에 대입하여, 전차선에 가해지는 공기역학적 압상력을 도출하였다. 팬터그래프 하단부 주위 커버가 있는 경우에 대해서도 동일한 해석을 수행하여, 커버가 미치는 영향을 살펴보았다. 그 결과, 커버가 있는 경우 팬터그래프는 아래 방향 으로 양력을 받으며, 커버가 없는 경우보다 전체 양력이 줄어든다. 이로 인해 공기역학적 압상력 또한 감소한다. 그러나 커버가 있는 경우, 커버가 없는 경우보다 공기역학적 압상력의 표준편차 값이 감소하여, 팬터그래프의 집전 성능 향상에 기여할 수 있다.