新幹線車両の空気抵抗。流体力学のお勉強。(その9)

新幹線車両の形状は,最近では,空気抵抗ではなく,トンネル突入時の振動・騒音が標定となっている。

車両がトンネルに突入すると,車両の前方のトンネル内を圧縮波が走る(車両速度より,圧縮波の速度=音速の方が大きいから)。この圧縮波がトンネル出口で大気に発散され,またトンネル内に反射されてくる。出口から周辺大気に放出さる圧縮波が衝撃音となり,周辺の住宅や生物(人間と家畜,その他)に影響を及ぼす。この音響・振動を最小限に抑えるように,列車の先頭形状が設計される。

また,トンネル出口で反射され,トンネルを逆行する膨張波(反射のときに位相が180度変わる)は,トンネル入口から大気に放射される。これも,出口からの圧縮波と同様に,数位の環境に影響を及ぼす。これも計算に入れなければならない。

列車がトンネルに突入するときの影響は,列車の先頭部形状が細長ければよい。しかし,あまり細長いと,無駄な空間が車内にできることになり,そこは工学上の判断が必要になる。

また,いわゆるデザイン上の考慮も必要である。見た目にかっこよく,きれいでなくてはならない。

これらを総合的に考慮に入れて,新幹線の先頭部の形状が設計される。
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