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不同介質(zhì)制動(dòng)盤(pán)自然散熱仿真分析

2019-08-22 15:20:22·  來(lái)源：吉林大學(xué)青島汽車(chē)研究院  
　
制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤(pán)被摩擦片緊緊壓住，把運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，達(dá)到使汽車(chē)制動(dòng)的效果。在制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)盤(pán)收到摩擦產(chǎn)生溫升，導(dǎo)致制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)
制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤(pán)被摩擦片緊緊壓住，把運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，達(dá)到使汽車(chē)制動(dòng)的效果。在制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)盤(pán)收到摩擦產(chǎn)生溫升，導(dǎo)致制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)急劇上升，如何順利將熱量散發(fā)出去，是保證制動(dòng)效果且延長(zhǎng)制動(dòng)器使用壽命的關(guān)鍵，本次以不同流體（空氣、潤(rùn)滑油、水）作為制動(dòng)片的自然散熱介質(zhì)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析不同介質(zhì)的散熱效果及特點(diǎn)。
 
圖1 制動(dòng)盤(pán)模型
如圖1所示，簡(jiǎn)化制動(dòng)盤(pán)模型，將制動(dòng)盤(pán)簡(jiǎn)化為單一制動(dòng)片和包裹在其周?chē)牧鲌?chǎng)區(qū)域。將模型導(dǎo)入Ansys Workbench穩(wěn)態(tài)熱分析模塊Steady-State Thermal 中，分別對(duì)制動(dòng)片和流場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在流固耦合面做加密處理。制動(dòng)片采用結(jié)構(gòu)鋼材料，流場(chǎng)分別添加為水，潤(rùn)滑油、空氣介質(zhì)，流場(chǎng)圓周表面為35w/m2·℃的對(duì)流散熱，制動(dòng)片添加100℃溫度邊界條件，其他邊界條件選擇系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)，所得仿真溫度云圖如下：
 
圖2 水介質(zhì)
 
圖3 油介質(zhì)
 
圖4 空氣介質(zhì)
圖2—圖4分別為水介質(zhì)、油介質(zhì)、空氣介質(zhì)的制動(dòng)器溫度云圖，為便于觀察制動(dòng)片邊界處溫度變化，將模型縱向剖開(kāi)。從仿真結(jié)果可以看出，相同的邊界條件下，水的導(dǎo)熱系數(shù)最高，熱量傳遞的最快，達(dá)到穩(wěn)定后，流場(chǎng)邊界最低溫度為48.0℃，遠(yuǎn)高于常溫；潤(rùn)滑油的導(dǎo)熱能力略低于水，系統(tǒng)在到達(dá)穩(wěn)定后，流場(chǎng)邊界溫度跟常溫相差不大；而空氣的導(dǎo)熱能力最低，達(dá)到穩(wěn)定后，制動(dòng)片的溫度還未傳遞到流場(chǎng)邊界。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，如采用空氣作為傳熱介質(zhì)，會(huì)增加空氣流動(dòng)來(lái)進(jìn)行強(qiáng)制散熱，而非簡(jiǎn)單自然散熱，來(lái)保證散熱效果。
 
 
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