热环境风洞试验.doc

某乘用车制动盘冷却特性的研究 杜旭之1 杨志刚1李启良1 赵兰萍2 (1. 同济大学 上海地面交通工具风洞中心, 上海 201804；2. 同济大学 机械与能源工程学院, 上海 2018041. 同济大学,上海地面交通工具风洞中心，上海 201804；2. 同济大学，机械与能源工程学院,上海 2018041. 同济大学,上海地面交通工具风洞中心，上海 201804；2. 同济大学，机械与能源工程学院,上海 201804) 简化列车模型的空气动力学试验研究* (二号黑体) 摘要：基于某SUV的整车环境，利用数值计算和热环境风洞（CWT）试验的方法，探索了重复制动工况下制动盘的温升和冷却过程，分析了制动盘冷却过程中的散热方式以及冷却特性。结果表明计算流体力学（CFD）得到的温升和冷却特性曲线与试验结果的一致性较好；对流散热是影响制动盘冷却性能的主导因素；制动盘的温度随冷却时间呈指数关系下降，冷却系数随汽车来流速度呈幂律关系增长。 关键词：制动盘；计算流体力学；热环境风洞试验；冷却系数； 中图分类号：U46 文献标识码： A Study on Brake Disc Cooling Characteristics of a Passenger Car DU Xuzhi1, YANG Zhigang1, LI Qiliang1, ZHAO Lanping2 (1. Shanghai Automotive Wind Tunnel Center, Tongji University, Shanghai 201804, China; 2. School of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China) Abstract：This study described a Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation performed on a brake disc of an SUV during the repetitive braking and cooling process. The temperature rising and drop procedure were numerically investigated compared with the climatic wind tunnel (CWT) test, and the brake cooling characteristics was specifically analyzed on the basis of the heat transfer theory. The conclusion could be drawn that the results for CFD and experiments are in good agreement, convection heat transfer acts as a key factor for the cooling performance of the brake, the temperature drop for brake disc exhibits an exponential function of the cooling time, while the cooling coefficient shows a power law increase with the oncoming velocity of the vehicle. Key words：Brake disc; CFD; CWT test; Cooling coefficient 制动器的温度过高会导致整车的制动性能下降，同时给整个制动系统带来各种不良的影响，例如踏板行程增加、制动盘热衰退、磨损寿命降低、制动液沸腾以及盘面热应力裂纹等[1-2]。因此为保证行车制动的安全性，尤其是在制动系统的设计前期，必须快速有效的对制动盘或制动鼓的温升和冷却性能进行计算、分析和优化，这样才能保证汽车制动性能优异的前提下使汽车的研发周期和成本趋于最小化。目前研究制动盘热性能比较主流的思路是基于数值和试验相结合的方法，然而在整车环境下，制动盘热性能的试验成本较高、试验周期较长；另外整车CFD计算的几何处理、网格划分、计算时间及计算精度等因素给数值计算增加了额外的困难；因此前人的研究大多是基于单个制动盘的条件下进行的[3-19]，此外也有少量文献[8,20-21]对整车工况下制动盘的热性能进行了初步的数值和试验的探索。 高温制动盘在冷却过程中主要依靠对流传热和热辐射的形式进行散热[7]。文献[7]通过对单个制