不同介质制动盘自然散热仿真分析

2019-08-22 15:20:22·  来源:吉林大学青岛汽车研究院  
 
制动器制动时,制动盘被摩擦片紧紧压住,把运动部件的动能转化为热能而耗散掉,达到使汽车制动的效果。在制动过程中,制动盘收到摩擦产生温升,导致制动盘温度场
制动器制动时,制动盘被摩擦片紧紧压住,把运动部件的动能转化为热能而耗散掉,达到使汽车制动的效果。在制动过程中,制动盘收到摩擦产生温升,导致制动盘温度场急剧上升,如何顺利将热量散发出去,是保证制动效果且延长制动器使用寿命的关键,本次以不同流体(空气、润滑油、水)作为制动片的自然散热介质。通过仿真实验分析不同介质的散热效果及特点。
 
图1 制动盘模型
如图1所示,简化制动盘模型,将制动盘简化为单一制动片和包裹在其周围的流场区域。将模型导入Ansys Workbench稳态热分析模块Steady-State Thermal 中,分别对制动片和流场区域进行网格划分,在流固耦合面做加密处理。制动片采用结构钢材料,流场分别添加为水,润滑油、空气介质,流场圆周表面为35w/m2·℃的对流散热,制动片添加100℃温度边界条件,其他边界条件选择系统默认参数,所得仿真温度云图如下:
 
图2 水介质
 
图3 油介质
 
图4 空气介质
图2—图4分别为水介质、油介质、空气介质的制动器温度云图,为便于观察制动片边界处温度变化,将模型纵向剖开。从仿真结果可以看出,相同的边界条件下,水的导热系数最高,热量传递的最快,达到稳定后,流场边界最低温度为48.0℃,远高于常温;润滑油的导热能力略低于水,系统在到达稳定后,流场边界温度跟常温相差不大;而空气的导热能力最低,达到稳定后,制动片的温度还未传递到流场边界。因此,在实际应用中,如采用空气作为传热介质,会增加空气流动来进行强制散热,而非简单自然散热,来保证散热效果。
 
 
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