수치해석을 이용한 일반형 전동차 내부 공기연령 개선 연구

Abstract

본 연구에서는 상부 덕트 시스템을 포함한 일반형 전동차 내부의 3차원 정상 상태 유동을 모사하였다. 중앙에 위치한 공기조화장치로부터 길이 방향의 양 끝단부로 이어지는 직선형 덕트 시스템과 폭 방향으로 퍼지는 X형 덕트 시스템을 고려하여 해석을 수행하였다. 두 시스템의 객실 내부 기류 분포를 비교하였고, 공기연령을 계산하여 덕트 시스템의 형상 변화에 따라 객실 내 환기 성능의 개선 가능성을 확인하였다. 그 결과, 직선형 덕트 시스템에 비해 X형 덕트 시스템에서는 길이 방향의 끝단부로 갈수록 객실 중심으로 유입되는 유속의 편차는 감소하고 폭 방향의 측면 유동은 활발해져서 객실 내부 유동은 상대적으로 균일하게 발달하는 것을 확인하였다. 내부를 순환한 유동은 상부 중앙의 리턴부를 향해 더욱 원활하게 빠져나가게 되었다. 또한, 승객의 위치를 고려하여 평균 공기연령을 산정하였을 때, X형 덕트 시스템은 직선형에 비해 최대 6.2 % 감소하는 것을 확인하였다.