Seitenwindstabilität von Hochgeschwindigkeitszügen

Abteilung Fluidsysteme

Abbildung 1: NGT2 Messaufbau mit Laserlichtschnitt im SWG (oben) und mittlerer Betrag der Wirbelstärke sowie mittleres Stromlinienfeld in der Mitte des Zugmodells
bei Re = 4.00E+05 und β = 55° (unten).

 

Abbildung 2: Rauchvisualisierung des leewärts abgelösten Strömungsfeldes eines Hochgeschwindigkeitszugmodells im TSG.

Abbildung 3: Messaufbau des NGT2 im KKK in der Basiskonfiguration mit Endwagen und BWA (oben) und mit einem zusätzlichen Mittelwagen (unten).
 

Für die Zulassung von Hochgeschwindigkeitszügen werden unter anderem Sicherheitsanforderungen an die Seitenwindstabilität gestellt. Das DLR Göttingen beschäftigt sich bereits seit langem mit der Untersuchung des instationären Strömungsfeldes von Hochgeschwindigkeitszügen bei unterschiedlichen Seitenwindszenarien. Zum Umfang dieser Untersuchungen gehören sowohl Experimente mit skalierten Modellen als auch numerische Strömungssimulationen (CFD).
Für experimentelle Untersuchungen des Einflusses von Seitenwind auf die Fahrstabilität eines Hochgeschwindigkeitszuges gibt es in Göttingen zwei charakteristisch unterschiedliche Versuchsanlagen. Die Seitenwindversuchsanlage Göttingen (SWG), ein geschlossener Umlaufwindkanal mit einem auf einer Bodenplatte fest installierten Modell und die Tunnelsimulationsanlage Göttingen (TSG), bei der das Modell mittels eines Katapults auf eine zuvor festgelegte Geschwindigkeit beschleunigt wird.

Abbildung 1 zeigt den Testaufbau und das mit Particle Image Velocimetry (PIV) gemessene Geschwindigkeitsfeld im SWG bei einem Modell des Next Generation Train’s (NGT2). Ein in das Zugmodell integrierter 6-Komponenten-Kraftaufnehmer ermöglicht die Messung der aerodynamischen Lasten.

Abbildung 2 zeigt eine Rauchvisualisierung des leewärts abgelösten Strömungsfeldes eines Hochgeschwindigkeitszugmodells im TSG. Das Zugmodel wird durch einen Katapult auf Geschwindigkeiten von maximal 100m/s beschleunigt. Ein innerhalb der Messstrecke installiertes zusätzliches Windkanalmodul mit einer Länge von 5m ermöglicht die Beaufschlagung von Seitenwind mit einer Maximalgeschwindigkeit von 25m/s. Der TSG ermöglicht die Verwendung von Modellen unterschiedlichen Maßstabes (1:20 – 1:100).

Zusätzlich zu den vorhandenen Versuchsanlagen bietet der kryogene Windkanal Köln (KKK) die Möglichkeit, Reynolds- und Machzahleffekte durch das Abkühlen der Messstrecke mit flüssigem Stickstoff unabhängig voneinander zu untersuchen.
Der im KKK verwendete Messaufbau ist identisch zum Aufbau im SWG. Abbildung 3 zeigt zwei verschiedene Konfigurationen vom NGT2: die Basiskonfiguration mit Endwagen und BWA (links) und die Konfiguration mit einem zusätzlichen Mittelwagen (rechts). Sowohl im End- als auch im Mittelwagen kann ein interner 6-Komponenten-Kraftaufnehmer zur Messung der aerodynamischen Lasten installiert werden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Kontakt
Johannes Haff
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, Fluidsysteme
Tel: +49 551 709-2140

E-Mail: johannes.haff@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/as/desktopdefault.aspx/tabid-4702/7791_read-26403/
Texte zu diesem Artikel
Abteilung Fluidsysteme (AS-FLY) (http://www.dlr.de/as/desktopdefault.aspx/tabid-4702/7791_read-12145/usetemplate-print/)