شبیهسازی یک قطار تندرو در برابر جریان هوای آشفته با استفاده از روشهای دینامیک سیالات محاسباتی و الگوریتم شبکه عصبی پیشروی چندلایه
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری-گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 عضو هیئت علمی گروه مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی
3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
doi
10.22075/jme.2021.21957.2004چکیده
در این مطالعه، عملکرد آیرودینامیک یک قـطار تندرو در برابر یک جریان هوای آشفته بهصورت عددی از دو منظر تحلیل شده است. نخست با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل مؤلفههای جریان و آیرودینامیک سیال انجام شده است و سپس با بهکارگیری الگوریتم شبکه عصبی پیشروی چندلایه، یک پیشبینی و مقایسه با مقادیر بهدستآمده از نتایج دینامیک سیالات محاسباتی ارائه شده است. بدینمنظور، با استفاده از روش میانگیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس و روش آشفتگی 𝑘-𝜔 (SST)، یک جریان هوای غیرقابلتراکم و آشفته اطراف یک نمونه قطار تندروی عمومی با بهکارگیری نرمافزار OpenFOAM شبیهسازی شده است. در این پژوهش، برخی از مهمترین و کلیدیترین مؤلفههای 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 پیشروی چندلایه که توسط دادههای مختلف اصلاح شده است، برای پیشبینی مقادیر خروجی مسئله بهکارگیری شده است. بر این اساس، نیروهای آیرودینامیک پسا، برآ و جانبی برای زوایای حمله و سرعتهای مختلف توسط این روش الگوریتمی بهدست آمده و با نتایج حاصل از شبیهسازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی مقایسه شده است. مقایسه انجامشده نشاندهنده تناسب خوب میان دادههای آیرودینامیک و شبکه عصبی بهکارگرفته شده است.
