基于CFD的通風(fēng)制動(dòng)盤散熱性能研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展以及汽車速度的不斷提升，車輛的安全性能越來(lái)越受到人們關(guān)注，其中制動(dòng)盤的散熱問(wèn)題是影響汽車安全性能特別是制動(dòng)器制動(dòng)效能恒定性的重要因素之一，對(duì)制動(dòng)盤散熱性能進(jìn)行研究具有重要意義。本文課題源于國(guó)內(nèi)某汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)，研究不同通風(fēng)道結(jié)構(gòu)制動(dòng)盤的散熱性能問(wèn)題，通過(guò)收集整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)課題的文獻(xiàn)（第1章），闡述本文涉及的理論基礎(chǔ)（第2章），從而開展以下研究:
　　首先，基于ANSYS平臺(tái)設(shè)計(jì)數(shù)值模擬方法，選擇Solid

2、Works對(duì)給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的制動(dòng)盤進(jìn)行三維建模;通過(guò)ICEM CFD對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行靜止域、旋轉(zhuǎn)域的設(shè)置，網(wǎng)格劃分采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格結(jié)合的形式;在FLUENT中設(shè)置材料屬性、邊界條件等初始化設(shè)置，計(jì)算得到制動(dòng)盤空氣質(zhì)量流量和對(duì)流換熱系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果，并與臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果誤差較小，驗(yàn)證該數(shù)值模擬方法準(zhǔn)確（第3章）。
　　接著，基于原有制動(dòng)盤ZB模型，設(shè)計(jì)圓柱徑向直線分布型散熱筋制動(dòng)盤ZP，并參考風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)方法，通過(guò)控

3、制曲線的入口角度和出口角度，得到了制動(dòng)盤QB和QP。通過(guò)FLUENT計(jì)算得到4種制動(dòng)盤整體的空氣質(zhì)量流量和對(duì)流換熱系數(shù)結(jié)果;通過(guò)數(shù)據(jù)抽樣的方法，分析了對(duì)流換熱系數(shù)在制動(dòng)盤軸向和徑向的分布，并借助等值圖得到制動(dòng)盤風(fēng)道內(nèi)部流場(chǎng)的速度分布和靜壓力分布情況;得出了圓柱徑向分布散熱筋制動(dòng)盤（ZP型、QP型）在均勻散熱方面優(yōu)勢(shì)更加明顯的結(jié)論（第4章）。
　　最后，以空氣質(zhì)量流量和散熱功率為雙指標(biāo)，為圓柱徑向曲線分布型散熱筋制動(dòng)盤設(shè)計(jì)基于散熱筋

4、圓柱半徑、出口角度、入口角度和散熱筋數(shù)的4因素5水平正交試驗(yàn)，數(shù)值計(jì)算得到25組試驗(yàn)的指標(biāo)結(jié)果;對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差分析，根據(jù)極差數(shù)值大小，分別得到4個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)空氣質(zhì)量流量和散熱功率影響的主次順序;并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用MATLAB得到指標(biāo)的單因素影響擬合曲線，分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制動(dòng)盤兩個(gè)指標(biāo)的單因素影響規(guī)律;采用綜合平衡法對(duì)方案進(jìn)行初選，并結(jié)合綜合評(píng)分法設(shè)置權(quán)重將雙目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，依據(jù)選擇綜合得分最大的原則，確定了最優(yōu)參數(shù)方