Yüksek hızlı bir tren tünele girdiğinde, önündeki havayı iterek bir sıkıştırma dalgası üretir. Bu dalga ses hızıyla tünel boyunca ilerler, uçtan yansır ve tünel içinde gidip gelir.
İki ayrı sorun doğurur.
1. Sonik patlama (tunnel boom)
Sıkıştırma dalgası tünelin diğer ucuna vardığında ani bir basınç salıverme üretir ve dışarıda patlama benzeri bir gürültü duyulur. Yerleşim alanlarına yakın tünellerde bu, projeyi kısıtlayan bir faktördür.
Dalganın ne kadar dikleştiği belirleyicidir: uzun tünellerde doğrusal olmayan etkiler dalga cephesini keskinleştirir ve gürültü artar. Karşı önlem, tünel girişine kademeli kesit değişimi sağlayan bir giriş hunisi (portal hood) koymaktır — dalganın yükselme süresini uzatır ve tepe genliğini düşürür.
2. Yolcu konforu
Tünel içinde gidip gelen dalgalar, araç içinde basınç dalgalanması yaratır. Kulak rahatsızlığı eşikleri, basınç değişim hızı üzerinden tanımlanır — mutlak değer değil, saniyedeki değişim. Araç gövdesinin sızdırmazlığı bu dalgalanmanın ne kadarının içeri geçtiğini belirler.
İki tren tünelde karşılaşıyorsa dalgalar üst üste biner ve en kötü senaryo oluşur.
Modelleme
Sıkıştırılabilir ve zamana bağlı. Olay tanımı gereği akustik bir dalga yayılımıdır; sıkıştırılamaz bir model onu hiç üretemez. Bkz. sıkıştırılabilir akış notu.
Hareketli tren. Tren ya hareket ettirilir (örtüşen ağ) ya da referans sistemi trene bağlanır. Bkz. hareketli sınırlar notu.
Tünel boyu ağ çözünürlüğü. Dalga cephesinin dikleşmesini yakalamak için eksen boyunca yeterli hücre gerekir; kaba bir ağ dalgayı sayısal olarak yumuşatır ve gürültüyü düşük tahmin eder. Bkz. ayrıklaştırma şeması notu.
Tünel uzunluğu ve blokaj oranı belirleyici parametrelerdir; tren kesitinin tünel kesitine oranı arttıkça dalga genliği hızla artar.
Kaynaklar
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6
- Fay, J. A. & Riddell, F. R. (1958). Theory of stagnation point heat transfer in dissociated air. Journal of the Aerospace Sciences, 25(2), 73–85. DOI: 10.2514/8.7517