Warum haben manche Hochgeschwindigkeitszüge lange Nasen, andere nicht?

Warum haben einige Hochgeschwindigkeitszüge wie der Shinkansen E5 und der E6 wirklich lange Nasen, während andere Züge wie der Eurostar und der Javelin kürzere Nasen haben?

Wie wirkt sich die Form der Nase auf den Zug aus?

mechanical-engineering aerodynamics rail

— user3831089
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Haben Sie eine Tabelle erstellt, in der beispielsweise die maximale Geschwindigkeit im Verhältnis zum Nasenprofil angegeben ist? oder Wagenquerschnitt (Spurweite und Körpergröße)?

— Carl Witthoft

Irgendwie vermute ich, dass die Antwort darin bestehen wird, dass es eine stilistische Entscheidung des Designteams ist. Möglicherweise mit einem starken kulturellen Einfluss darauf, wie ein Schnellzug aussehen soll. Ein Diagramm des Nasenprofils gegenüber der Firma, die es erstellt, oder den Ländern, in denen es verwendet wird, ist möglicherweise aussagekräftiger als die maximale Geschwindigkeit gegenüber der Höchstgeschwindigkeit.

— Andrew

Sind Sie sicher, dass es lange Nasen und keine langen Schwänze sind? Die meisten HSTs können in beide Richtungen laufen, und die Turbulenzen am Rücken können wichtiger sein (denken Sie an Aero-Fahrradhelme und die Form von Verkehrsflugzeugen)

— Chris H

Antworten:

Alles hängt von der angestrebten Effizienz ab.

Ein Zug hat aufgrund seiner Größe einen lächerlich kleinen Querschnitt. Dieser kleine Fußabdruck im Frontbereich wird durch die Trägheit von Hunderten von Tonnen Metall "gedrängt".

Alle Hochgeschwindigkeitszüge haben aerodynamische Nasen, aber einige neigen dazu, pedantisch darüber zu sein, wie viele Tausendstelprozent Wirkungsgrad sie aus einem aerodynamischen Profil herausdrücken können.

Es gibt eine Reihe weiterer Faktoren, die bei der Gestaltung der Nase eine Rolle spielen. Dies ist der Druckimpuls, der erzeugt wird, wenn ein Zug an einem anderen Objekt vorbeifährt, im Allgemeinen einem anderen Zug, der in die entgegengesetzte Richtung fährt, oder einem Tunnel. Es ist der Grund, warum Fahrgäste angewiesen werden, sich beim Vorbeifahren von schnellen Zügen vom Bahnsteigrand fernzuhalten. Es ist nicht so, dass Sie weggeblasen werden, sondern dass Sie durch den niedrigen Druck zum Zug gesaugt werden.

Zwei Hochgeschwindigkeitszüge, die aneinander vorbeifahren, können aufgrund des geringen Drucks an der Nase einen enormen Unterdruck zwischen sich erzeugen. Eine längere Nase hilft also, diesen etwas zu verteilen und den Bereich des Mindestdrucks zu verkleinern. Andernfalls könnten die Züge gegeneinander gezogen werden oder es könnte eine Instabilität durch den schnellen seitlichen Druckimpuls auftreten. Die Nase der E5-Serie ist mit 15 Metern um 9 Meter länger als die vorherige Inkarnation des Hochgeschwindigkeitszuges (Shinkansen) der E2-Serie. Dies wird laut den Designern von JR East dazu beitragen, das Phänomen des "Tunnelbooms" zu beseitigen.

Japans Eisenbahntunnel sind etwas schmaler als die europäischen Tunnel. Wenn die Shinkansen mit einer Geschwindigkeit von mehr als 200 Stundenkilometern in einen Tunnel einfahren, kann der plötzliche Anstieg des Luftdrucks am anderen Ende des Tunnels einen lauten "Boom" verursachen. In einigen Fällen wird angenommen, dass solche Stoßwellen Tunnel in Japan beschädigt haben und Materialbrocken von den Tunneldecken reißen.

Die Form des Vorderwagens hat sich allmählich weiterentwickelt, um dieser Gefahr entgegenzuwirken. Das markante "Long Nose" -Design der E5-Serie ist das Ergebnis.

Referenz 1 , 2

— preet dhunna
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-4

Bei hohen Geschwindigkeiten muss der Einfluss aerodynamischer Kräfte in die Analyse einbezogen werden. Erinnern Sie sich an die Formel für Aerodynamik

F_{ein} = 1 / 2 ρ v^{2} C_{d} EIN

$F_a = 1/2 \rho v^2 C_d A$

$\rho , v, C_d,A$

— Payam30
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So wie es aussieht, beantwortet dies kaum die Frage. Bitte können Sie es so bearbeiten , dass es viel ausführlicher ist, wie sich diese Kräfte in Formen umwandeln und warum zwei Eurostar & Javelin kürzere Nasen und die Shinkansen sehr lange Nasen haben.

— EnergyNumbers

Wir erwarten, dass Antworten hier besser sind als nur Gleichungen zu werfen. Dies beantwortet auch nicht die Frage, warum unterschiedliche Nasenformen gewählt wurden, um scheinbar ähnliche Probleme zu lösen.

— Olin Lathrop

Die verschiedenen Formen haben unterschiedliche Formkoeffizienten. Ich habe eine einfache Antwort , ich habe nicht Zeit einen Vortrag hier im sorry zu geben

— Payam30

@ Payam30 In diesem Fall möchten Sie möglicherweise einen Kommentar anstelle einer Antwort schreiben.

— Karlo