شبیه سازی یک قطار تندرو در برابر جریان هوای آشفته با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی و الگوریتم شبکه عصبی پیش روی چندلایه

در این مطالعه، عملکرد آیرودینامیک یک قطار تندرو در برابر یک جریان هوای آشفته به صورت عددی از دو منظر تحلیل شده است. نخست با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل مولفه های جریان و آیرودینامیک سیال انجام شده است و سپس با به کارگیری الگوریتم شبکه عصبی پیش روی چندلایه، یک پیش بینی و مقایسه با مقادیر به دست آمده از نتایج دینامیک سیالات محاسباتی ارائه شده است. بدین منظور، با استفاده از روش میان گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس و روش آشفتگی 𝑘-𝜔 (SST)، یک جریان هوای غیرقابل تراکم و آشفته اطراف یک نمونه قطار تندروی عمومی با به کارگیری نرم افزار OpenFOAM شبیه سازی شده است. در این پژوهش، برخی از مهم ترین و کلیدی ترین مولفه های جریان و آیرودینامیک اعم از سرعت، فشار، خطوط جریان، ساختار جریان، ضرایب فشار و نیروهای پسا ، برآ و جانبی برای تغییرات زوایای حمله مختلف و تغییرات سرعت جریان هوا بررسی و مقایسه شده است. در ادامه، الگوریتم شبکه عصبی پیش روی چندلایه که توسط داده های مختلف اصلاح شده است، برای پیش بینی مقادیر خروجی مسئله به کارگیری شده است. بر این اساس، نیروهای آیرودینامیک پسا، برآ و جانبی برای زوایای حمله و سرعت های مختلف توسط این روش الگوریتمی به دست آمده و با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی مقایسه شده است. مقایسه انجام شده نشان دهنده تناسب خوب میان داده های آیرودینامیک و شبکه عصبی به کارگرفته شده است.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، آیرودینامیک ، قطار تندرو ، روش های آشفتگی ، الگوریتم شبکه عصبی ، OpenFOAM