日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車(chē)測(cè)試網(wǎng)

  • 公眾號(hào)

    • 汽車(chē)測(cè)試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車(chē)測(cè)試

車(chē)速對(duì)整車(chē)下不同車(chē)輪散熱性能影響

2020-10-13 22:53:36·  來(lái)源：同濟(jì)大學(xué) 上海地面交通工具風(fēng)洞中心  作者：李龍強(qiáng) 賈青 夏超 楊志剛  
　
1 熱環(huán)境風(fēng)洞試驗(yàn)本次實(shí)驗(yàn)所選用的實(shí)驗(yàn)車(chē)輛的車(chē)輪為原始車(chē)輪與氣動(dòng)優(yōu)化后的車(chē)輪如圖1 所示，氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪相較于原始車(chē)輪降低了整車(chē)氣動(dòng)阻力0.008。如圖2所示，是
1 熱環(huán)境風(fēng)洞試驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)所選用的實(shí)驗(yàn)車(chē)輛的車(chē)輪為原始車(chē)輪與氣動(dòng)優(yōu)化后的車(chē)輪如圖1 所示，氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪相較于原始車(chē)輪降低了整車(chē)氣動(dòng)阻力0.008。

 
如圖2所示，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)信號(hào)采集與儲(chǔ)存系統(tǒng)，測(cè)量共分為兩個(gè)路線，一條路線是對(duì)制動(dòng)盤(pán)的溫度測(cè)量，另一條路線是對(duì)前艙熱源部件及車(chē)輪周?chē)考翱諝鉁囟葴y(cè)量，對(duì)于制動(dòng)盤(pán)的溫度需要經(jīng)過(guò)滑環(huán)傳送到數(shù)據(jù)采集儀，而對(duì)于其它部件測(cè)溫直接連接到數(shù)據(jù)采集儀上。

 
實(shí)驗(yàn)測(cè)量的制動(dòng)盤(pán)為實(shí)車(chē)的右前通風(fēng)制動(dòng)盤(pán)，通風(fēng)制動(dòng)盤(pán)打孔的直徑大小為2mm如圖3所示。K型熱電偶的測(cè)頭緊挨制動(dòng)盤(pán)盤(pán)體，扭轉(zhuǎn)尾端從制動(dòng)盤(pán)的通風(fēng)道引出，采用一塊鐵片將熱電偶?jí)鹤〔㈣F片焊接在盤(pán)體上以固定熱電偶，再通過(guò)制動(dòng)盤(pán)盤(pán)轂上的螺紋孔引出制動(dòng)盤(pán)，連接到滑環(huán)上，最后安裝在滑環(huán)上的滑環(huán)支架采用真空磁性吸盤(pán)固定在車(chē)身上如圖4所示。對(duì)于右前車(chē)輪入口、右前輪拱罩前側(cè)及后側(cè)測(cè)點(diǎn)的溫度采用J型熱電偶測(cè)量。

 
圖5是固定在熱環(huán)境風(fēng)洞轉(zhuǎn)鼓上的實(shí)車(chē)。本次實(shí)驗(yàn)共計(jì)4個(gè)工況，分別針對(duì)原始車(chē)輪和氣動(dòng)優(yōu)化后的車(chē)輪各進(jìn)行兩組不同車(chē)速的車(chē)輪散熱性能實(shí)驗(yàn)，即60Kph恒速冷卻以及30Kph恒速冷卻。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注車(chē)輪對(duì)制動(dòng)盤(pán)散熱性能的影響，驗(yàn)證和比較恒速冷卻工況下制動(dòng)盤(pán)溫度從500℃降低到100℃所需要的冷卻時(shí)間[9]。

 
2 CFD 數(shù)值計(jì)算

2.1 計(jì)算模型

本文計(jì)算采用某轎車(chē)整車(chē)模型為載體如圖6所示，模型主要包括車(chē)身、車(chē)輪、制動(dòng)器、底盤(pán)、前艙內(nèi)部重要部件。包括制動(dòng)鉗、剎車(chē)片、通風(fēng)制動(dòng)盤(pán)如圖7(a)所示，其中通風(fēng)制動(dòng)盤(pán)通風(fēng)道是用41個(gè)傾斜散熱筋構(gòu)成如圖7(b)所示。

 
計(jì)算域如圖8所示，制動(dòng)盤(pán)網(wǎng)格大小為1mm，車(chē)輪網(wǎng)格大小為6.25mm，車(chē)身其他部位網(wǎng)格為12.5mm，其他計(jì)算域網(wǎng)格大小變化范圍為25~200mm,總體網(wǎng)格數(shù)約3500萬(wàn)，圖9是計(jì)算域及車(chē)輪輪腔網(wǎng)格，其中為了使得計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，車(chē)輪輪腔（包括制動(dòng)盤(pán)）采用四面體網(wǎng)格，其它計(jì)算域采用Trimmer網(wǎng)格。

制動(dòng)盤(pán)材料設(shè)置為灰鑄鐵，密度7200kg/m3，比熱容460J/(kg.K)，熱傳導(dǎo)率54W/(m.K)。車(chē)輪轉(zhuǎn)速、制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速以及地面移動(dòng)速度根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置。計(jì)算域入口設(shè)置為速度入口，計(jì)算域出口設(shè)置為壓力出口（0Pa）。
 
車(chē)速對(duì)整車(chē)下不同車(chē)輪散熱性能影響
 
2.2 計(jì)算方法

本文是基于STAR CCM+軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，根據(jù)計(jì)算需求，共有定常與非定常兩種方式的數(shù)值計(jì)算。定常計(jì)算時(shí)湍流數(shù)值模擬采用ReynoldsAverageNavier-Stokes(RANS)方法，非定常計(jì)算時(shí)，湍流數(shù)值模擬采用Unsteady-StateReynoldsAverageNavier-Stokes (URANS)，兩者計(jì)算都采用分離式求解器，其適用于不可壓縮及適當(dāng)壓縮的流動(dòng)。本文中的流體采用不可壓縮，選用兩方程的Realizable k-ε模型作為湍流模型，壁面函數(shù)采用Two Layer All y+ Wall Treatment。進(jìn)行離散化時(shí)，采用二階迎風(fēng)格式，其可以較快的達(dá)到計(jì)算精度。計(jì)算熱時(shí)，采用Boussinesq Model，其只考慮溫度變化而忽略壓強(qiáng)變化引起的密度變化。

車(chē)輪分為車(chē)輪輪腔與輪胎兩部分，其中車(chē)輪輪腔的旋轉(zhuǎn)速度采用MRF方法，（MRF區(qū)域構(gòu)建需要將整個(gè)車(chē)輪輪腔封閉，在輪胎與輪輞連接處構(gòu)建一圓柱側(cè)面以封閉輪腔如圖9所示）。其模型假設(shè)網(wǎng)格單元做勻速運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上不是流體旋轉(zhuǎn)，而是坐標(biāo)系在旋轉(zhuǎn)，以此來(lái)達(dá)到周?chē)黧w的旋轉(zhuǎn)效果。輪胎采用旋轉(zhuǎn)壁面法，兩者旋轉(zhuǎn)速度相同。
 
在CFD計(jì)算制動(dòng)盤(pán)散熱過(guò)程中涉及到流體之間的傳熱、固體內(nèi)部的傳熱，流體與固體之間的傳熱。流體與相鄰固體之間的耦合傳熱稱為共軛傳熱，對(duì)于耦合傳熱分析，能量方程在流體和固體交界面處進(jìn)行有效的隱式熱耦合求解。

制動(dòng)盤(pán)散熱采用流固耦合的方法計(jì)算可用圖10表示，在速度及固體表面溫度求解出對(duì)流換熱系數(shù)及流體溫度，再傳送到熱傳導(dǎo)求解器中，再加上材料屬性求解出固體表面溫度，然后再循環(huán)，每循環(huán)一次求解出通風(fēng)制動(dòng)盤(pán)一個(gè)瞬態(tài)溫度。
 
3 實(shí)驗(yàn)與仿真數(shù)據(jù)分析

3.1 原始車(chē)輪和優(yōu)化車(chē)輪的實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果對(duì)比

選擇車(chē)速恒為60Kph工況的冷卻階段的原始車(chē)輪與氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪（制動(dòng)盤(pán)溫度從500℃冷卻到100℃）作為實(shí)驗(yàn)與仿真的對(duì)標(biāo)工況，并針對(duì)車(chē)輪周?chē)鲌?chǎng)的溫度進(jìn)行驗(yàn)證分析。

3.1.1 制動(dòng)盤(pán)溫度對(duì)比

圖11給出了原始車(chē)輪在60Kph工況下，制動(dòng)盤(pán)溫度從500℃降到100℃所需冷卻時(shí)間的實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)比結(jié)果。從圖11中制動(dòng)盤(pán)溫度隨冷卻時(shí)間的變化曲線均可看出，仿真與實(shí)驗(yàn)的制動(dòng)盤(pán)溫度變化曲線相近，仿真得到的制動(dòng)盤(pán)溫度曲線略高于實(shí)驗(yàn)下得到的制動(dòng)盤(pán)溫度曲線，相差18℃，誤差為4.5%。即可得到實(shí)驗(yàn)和仿真的結(jié)果吻合性較好，其誤差基本在實(shí)際工程的可接受范圍內(nèi)。

 
3.1.2 車(chē)輪周?chē)鲌?chǎng)溫度驗(yàn)證

在制動(dòng)盤(pán)溫度從500℃冷卻到100℃這段時(shí)間，分析實(shí)驗(yàn)與仿真的右前車(chē)輪入口、右前輪拱罩前側(cè)及后側(cè)測(cè)點(diǎn)的溫度。如圖12可知，仿真與實(shí)驗(yàn)所得到的車(chē)輪周?chē)鲌?chǎng)溫度均在25～29℃之間，且車(chē)輪入口的溫度在實(shí)驗(yàn)與仿真中均是最小的；在實(shí)驗(yàn)中的輪拱罩的周?chē)鲌?chǎng)溫度均高于仿真的輪拱罩周?chē)鲌?chǎng)溫度，此外，不論仿真還是實(shí)驗(yàn)的輪拱罩前側(cè)與后側(cè)的流場(chǎng)溫度相差很小。且三個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度誤差最大值不超過(guò)4℃，因此可以說(shuō)明仿真中車(chē)輪周?chē)鲌?chǎng)溫度和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值吻合良好。
 

3.2 不同車(chē)速下實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比分析

如圖13所示是四種實(shí)驗(yàn)工況的制動(dòng)盤(pán)溫度變化曲線，可以看出在相同車(chē)速下原始車(chē)輪的制動(dòng)盤(pán)溫度冷卻速度均高于氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪，即氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪相較于原始車(chē)輪是不利于制動(dòng)盤(pán)散熱，但在30Kph車(chē)速下氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪的制動(dòng)盤(pán)相較于原始車(chē)輪的制動(dòng)盤(pán)冷卻所需的時(shí)間所需時(shí)間較長(zhǎng)。為了分析其原因，在仿真計(jì)算中比較了30Kph、60Kph、120Kph車(chē)速下兩種車(chē)輪的散熱性能。

 
如表1所示，列舉了仿真計(jì)算中的相同冷卻時(shí)間（相同冷卻時(shí)間為冷卻速度快的原始車(chē)輪下制動(dòng)盤(pán)溫度從500℃車(chē)速冷卻到100℃所需時(shí)間），兩種車(chē)輪在不同車(chē)速下制度盤(pán)溫度對(duì)比，從仿真計(jì)算中也可以看出。30Kph車(chē)速下不利于氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪散熱，但在中速、高速下氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪散熱效果與原始車(chē)輪相差很小。

 
為了探究不同車(chē)速下不同車(chē)輪散熱性能差異大的具體原因，分析了30kph車(chē)速與60Kph車(chē)速的車(chē)輪周?chē)鲌?chǎng)的流動(dòng)狀況以及制動(dòng)盤(pán)通風(fēng)道的流速如圖14與圖15所示（120Kph 與60Kph流動(dòng)狀況相似，這里不再贅述）。
比較兩種車(chē)速下原始車(chē)輪與氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪的周?chē)鲌?chǎng)的流動(dòng)情況，重點(diǎn)關(guān)注位置有三個(gè)位置如圖14所示：輪腔內(nèi)制動(dòng)盤(pán)周?chē)牧鲌?chǎng)1、從車(chē)輪內(nèi)側(cè)的后側(cè)氣流流出的流動(dòng)狀況2、以及從車(chē)輪尾部氣流向外流出的流動(dòng)狀況3。從圖中明顯看出圖中位置2、位置3處的流場(chǎng)，原始車(chē)輪的流速小于氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪，氣流在流入輪腔內(nèi)的氣流，在氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪中從后側(cè)流出的氣流流速要高于原始車(chē)輪，然后從車(chē)輪尾端向外流出，且30Kph車(chē)速下的氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪在這兩處表現(xiàn)的尤為明顯。從位置1中可以看出在原始車(chē)輪的流速要高于氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪，特別是在車(chē)速為30Kph車(chē)速下，原始車(chē)輪與氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪在位置1處流速差異非常明顯。

比較兩種車(chē)輪在車(chē)速在30Kph以及60Kph下制動(dòng)盤(pán)通風(fēng)道流速如圖15所示，可以看出原始車(chē)輪下制動(dòng)盤(pán)的通風(fēng)道的流速明顯高于氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪，且30Kph車(chē)速下兩種車(chē)輪的制動(dòng)盤(pán)通風(fēng)道流速差異更加明顯，其原因就是上述分析的位置1，在制動(dòng)盤(pán)周?chē)牧魉俚?，進(jìn)而導(dǎo)致流入通風(fēng)道的氣流流速低。

通過(guò)上述對(duì)車(chē)輪周?chē)牧鲌?chǎng)及制動(dòng)盤(pán)通風(fēng)道流速的分析可知，30Kph氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪散熱性能差的原因：其進(jìn)入輪腔的氣流更多的是從車(chē)輪內(nèi)側(cè)的后側(cè)流出，然后經(jīng)過(guò)車(chē)輪尾部向外流出，而流入車(chē)輪輪腔特別是制動(dòng)盤(pán)周?chē)牧魉俸艿?，從而降低了制?dòng)盤(pán)的散熱性能。
 
 
 
 
4 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)與仿真的制動(dòng)盤(pán)溫度變化吻合性較好，實(shí)驗(yàn)與仿真的誤差為4.5%，其誤差基本在實(shí)際工程的可接受范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)與仿真的車(chē)輪周?chē)鲌?chǎng)溫度最大溫度誤差不超過(guò)4℃，進(jìn)一步的驗(yàn)證了仿真的準(zhǔn)確性。

無(wú)論車(chē)速是低速還是高速都表明氣動(dòng)優(yōu)化后的車(chē)輪相較于原始車(chē)輪是不利于制動(dòng)盤(pán)的散熱，特別是在低速下，氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪相較于原始車(chē)輪散熱性差異較大，但在中速、高速下，氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪與原始車(chē)輪的散熱性能差異較小，其原因時(shí)低速時(shí)的氣動(dòng)優(yōu)化車(chē)輪中，進(jìn)入輪腔的氣流更多的是從車(chē)輪內(nèi)側(cè)的后側(cè)流出，然后經(jīng)過(guò)車(chē)輪尾部向外流出，而流入車(chē)輪輪腔特別是制動(dòng)盤(pán)周?chē)牧魉俸艿停瑥亩档土酥苿?dòng)盤(pán)的散熱性能。
（摘自：李龍強(qiáng) 賈青 夏超 楊志剛-車(chē)速對(duì)整車(chē)下不同車(chē)輪散熱性能影響-同濟(jì)大學(xué) 上海地面交通工具風(fēng)洞中心）
 
 
分享到：
 
反對(duì) 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評(píng)論 0
滬ICP備11026917號(hào)-25