基于计算流体力学的汽车制动盘散热特性研究.doc

基于计算流体力学的汽车制动盘散热特性研究.doc基于计算流体力学的汽车制动盘散热特性研究摘要:文章基于计算流体力学的方法,数值模拟了气流在车轮拱轮中的运动轨迹,分析了导流通道对制动盘散热特性的影响,结果表明:开设导流通道可在保持风阻系数基本不变的情况下,增强制动盘的散热效果。关键词:计算流体力学;汽车制造;导流通道;制动盘;散热性能;车轮拱轮文献标识码:A中图分类号:U270文章编号:1009-2374(2016)13-0009-02D0I:-4406/、频繁制动或持续下坡制动时,制动盘的温度会急剧升高,这容易导致制动失效或轮胎起火等严重交通事故。如何使制动盘在工作过程中迅速降温是汽车安全行驶的前提。通常,制动盘安装在汽车车轮的内部,其冷却过程与轮辐、轮拱等周边零部件的结构及布置方式等关系密切。因此,分析车轮的轮拱结构对制动盘散热特性的影响规律,具有重要的工程意义。近年来,国内外学者对汽车制动过程中的动力学问题进行了大量的研究。ArthurStephens采用实验的方法测量了在多种实际工况下,旋转径向通风制动盘的内部空气流动情况。测试工况包括:单个制动盘在静止的空气中旋转;将制动盘安装至车轮相应位置后,在静止的空气中旋转;将制动盘安装在车轮中,在流动的空气中旋转以及用四分之一实车模拟的公路制动工况。研究结果表明:与单个制动盘的制动效果相比,四分之一实车模拟的公路制动工况下的制动盘内部通道的气流显著减少。类似的,GPVoller等学者也发现:车轮的存在的确削弱了制动盘的散热效果。为了提高车辆制动的冷却效率,ZhengWQ首次提出了一种风扇式轮辐结构,它能够在保证制动盘结构不变的情况下,增强车辆的对流散热效果,putationalFluidDynamic,简称CPD)方法研究了辐板数量以及辐板扭转角对制动盘冷却效果的影响规律。ThomasSchuetz以提高制动散热效果为目标,对车身结构进行了优化设计,将由发动机排出的气流直接被引流至制动器区域,人人增加了流经车轮结构及制动盘内的空气流量。为增加车轮轮拱内的气体流量,增强车辆的制动散热效果,本文以车轮及其所在的轮拱为研究对象,在车身结构的进气格栅与轮拱之间增设导流通道,采用计算流体力学方法,分析其对制动盘散热性能的影响规律。1数值模型的建立选取某款常见轿车的车身结构(基准轮拱的长、宽、、)为研究对象,在距离车底盘8cm高度处,增设入口面积为7000nnn2的导流通道。采用有限元法建立三维数值模型,分别使用四面体网格、六面体与四面体混合网格划分车轮总成结构。经过网格无关解验证后,最终确定网格总单元数为1520204。有限元模型屮的各部件主要参数为轮辐、轮網及螺栓部件的密度为7840kg/m3,定压比热为465J/(kg?K),导热系数为48W/(m?K);制动鼓密度为7570kg/m3,定压比热为470J/(kg?K),导热系数为36W/(m?K);,-5kg/(m?s),定压比热为1009J/(kg?K),/(m?K)o设置车身为无滑移边界条件,采用稳态求解器进行求解。汽车车轮制动鼓散热时,车轮和车身周用空气的对流换热问题为非定常三维不可压流