基于CFD的通風制動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越受到人們關(guān)注，其中制動盤的散熱問題是影響汽車安全性能特別是制動器制動效能恒定性的重要因素之一，對制動盤散熱性能進行研究具有重要意義。本文課題源于國內(nèi)某汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)，研究不同通風道結(jié)構(gòu)制動盤的散熱性能問題，通過收集整理國內(nèi)外相關(guān)課題的文獻（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平臺設(shè)計數(shù)值模擬方法，選擇Solid

2、Works對給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的制動盤進行三維建模;通過ICEM CFD對計算模型進行靜止域、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，計算得到制動盤空氣質(zhì)量流量和對流換熱系數(shù)的試驗結(jié)果，并與臺架試驗對比，發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果誤差較小，驗證該數(shù)值模擬方法準確（第3章）。
　　接著，基于原有制動盤ZB模型，設(shè)計圓柱徑向直線分布型散熱筋制動盤ZP，并參考風機葉輪設(shè)計方法，通過控

3、制曲線的入口角度和出口角度，得到了制動盤QB和QP。通過FLUENT計算得到4種制動盤整體的空氣質(zhì)量流量和對流換熱系數(shù)結(jié)果;通過數(shù)據(jù)抽樣的方法，分析了對流換熱系數(shù)在制動盤軸向和徑向的分布，并借助等值圖得到制動盤風道內(nèi)部流場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盤（ZP型、QP型）在均勻散熱方面優(yōu)勢更加明顯的結(jié)論（第4章）。
　　最后，以空氣質(zhì)量流量和散熱功率為雙指標，為圓柱徑向曲線分布型散熱筋制動盤設(shè)計基于散熱筋

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，數(shù)值計算得到25組試驗的指標結(jié)果;對結(jié)果進行極差分析，根據(jù)極差數(shù)值大小，分別得到4個結(jié)構(gòu)參數(shù)對空氣質(zhì)量流量和散熱功率影響的主次順序;并基于試驗數(shù)據(jù)，利用MATLAB得到指標的單因素影響擬合曲線，分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對制動盤兩個指標的單因素影響規(guī)律;采用綜合平衡法對方案進行初選，并結(jié)合綜合評分法設(shè)置權(quán)重將雙目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化問題，依據(jù)選擇綜合得分最大的原則，確定了最優(yōu)參數(shù)方