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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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