본 연구에서는 CFD 코드를 활용하여 ktx 객차 내부의 따뜻한 공기(301K)를 열차 차체 하부 쪽과 선로 부에 공급하는 방안을 적용하고, 이러한 공기의 유동특성을 전산유체역학적으로 해석을 수행하는 것을 목적으로 하였다. 선로 부의 공기의 유동에 따른 예빙 및 결빙 특성을 보다 정밀히 예측하기 위해 노즐 유량에 따른 온도해석, 노즐 별 유량비율에 따른 차륜의 온도변화를 해석하였다. ktx열차의 시속은 300km/h로 가정하였고, 외부온도는 253K로 설정하였다. 한편, 노즐(nozzle)의 개수는 4개가 설치된 경우로 가정하였고, 각 노즐을 통해 차륜 주위로 공급되는 공기온도는 301K로 설정하였다. 주요 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 본 연구의 해석조건인 총 6개 조건의 유량에서 모든 위치의 차륜에 적용되는 최소 유량은 3.33㎥/sec 것으로 나타났다. 둘째, 결빙을 방지할 수 있는 온도인 273K이상이 유지될 수 있는 최소 유량인 3.33㎥/sec를 기준으로 노즐 별 유량비율에 따른 차륜의 온도변화를 해석한 결과, 유량비율이 1:1:1 인 조건일 때 노즐 위치 4곳 모두에서 결빙을 방지할 수 있는 것으로 나타났다.

In this study, the purpose of this study was to apply a method of supplying warm air (301K) inside the ktx passenger car to the lower part of the train body and the track using the CFD code, and to perform a computational hydrodynamic analysis of these air flow characteristics. In order to more accurately predict the pre-ice and freezing characteristics according to the flow of air in the track, temperature analysis according to the nozzle flow rate and temperature change of the wheel according to the flow rate ratio of each nozzle were analyzed. The ktx train speed was assumed to be 300 km/h and the external temperature was set to 253 K . On the other hand, it was assumed that the number of nozzles was four, and the air temperature supplied around the wheel through each nozzle was set to 301 K . The main research results are as follows. First, it was found that the minimum flow rate applied to wheels at all locations was 3.33㎥/sec at a total flow rate of 6 conditions, which is the interpretation condition of this study. Second, based on the minimum flow rate of 3.33㎥/sec, which is the minimum flow rate that can be maintained above 273K, the temperature to prevent freezing, it was found that freezing could be prevented in all four nozzle locations when the flow rate was 1: 1: 1.

CFD ktx train freezing characteristics flow rate