盘式制动器的热分析
这个例子分析了盘式制动器的温度分布。盘式制动器吸收机械能转化通过摩擦和将其转换为热能,然后消散。盘式制动器的瞬态热分析是至关重要的,因为在高温下摩擦和制动性能降低。因此,盘式制动器操作期间不得超过给定的温度极限。
这个例子模拟盘的行为在两个步骤:
执行一个高度刹车片的详细模拟移动盘。因为计算成本很高,这部分的例子只模拟一个革命(25 ms)的一半。
模拟完整的制动时汽车从100公里/小时0公里/小时2.75秒,然后仍停了2.25秒,以允许盘的热消散。
中的示例使用车辆模型Simscape™动力传动系统™获得耗散功率的时间依赖性。
点热源移动盘
模拟一个圆形刹车片移动盘。这详细的模拟在短时间尺度模型热源点移动盘。
首先,创建一个热瞬态模型。
模型= createpde (“热”,“瞬态”);
进口圆盘几何。
importGeometry(模型,“brake_disc.stl”);
情节的几何面标签。
图pdegplot(模型,“FaceLabels”,“上”);视图([-47])
生成一个细孔小目标最大元素边长度。生成的网格有130000多个节点(自由度)。
generateMesh(模型,“Hmax”,0.005);
绘制网格。
图pdemesh(模型)视图([0,90)
指定材料的热性能。
thermalProperties(模型,“ThermalConductivity”,100,…“MassDensity”,8000,…“SpecificHeat”,500);
指定边界条件。所有的面孔都暴露在空气中,所以会有自由对流。
thermalBC(模型,“面子”1:model.Geometry.NumFaces,…“ConvectionCoefficient”10…“AmbientTemperature”,30);
移动热源模型通过使用一个函数处理,定义了热负荷作为一个空间和时间的函数。的定义movingHeatSource功能,请参见热源函数部分这一页的底部。
thermalBC(模型,“面子”11“HeatFlux”,@movingHeatSource);thermalBC(模型,“面子”4“HeatFlux”,@movingHeatSource);
指定初始温度。
thermalIC(模型、30);
解决模型的步骤,从0到25 ms。
tlist = linspace (0, 0.025,100);%一半革命R1 =解决(模型、tlist);
图25 ms的温度分布。
图(“单位”,“归一化”,“outerposition”,(0 0 1 1))pdeplot3D(模型,“ColorMapData”结束,R1.Temperature (:,)
的动画函数可视化解决方案的步骤。播放动画,使用这个命令:
动画(模型、R1)
因为热扩散时间更长时期的一场革命,可以简化长模拟的热源。
静态环热源
现在发现更长一段时间的盘的温度。因为热没有时间分散在一场革命,它是合理的近似静态热源的热源刹车片的路径的形状。
计算热流应用于圆盘作为时间的函数。要做到这一点,使用Simscape动力传动系统™模型四轮,2000公斤的汽车刹车从100公里/小时,在大约2.75年代0公里/小时。
driveline_model =“DrivelineVehicle_isothermal”;open_system (driveline_model);
M = 2000;%公斤= 27.8;% m / s,这是大约100 km / hP = 277;%的酒吧simOut = sim (driveline_model);heatFlow = simOut.simlog.Heat_Flow_Rate_Sensor.Q.series.values;兜售= simOut.tout;
获得时间热流通过的结果Simscape动力传动系统模型。
drvln =结构();drvln。tout = tout; drvln.heatFlow = heatFlow;
生成一个网格。
generateMesh(模型);
指定边界条件作为处理函数。的定义ringHeatSource功能,请参见热源函数部分这一页的底部。
thermalBC(模型,“面子”11…“HeatFlux”@ (r, s) ringHeatSource (r, s, drvln));thermalBC(模型,“面子”4…“HeatFlux”@ (r, s) ringHeatSource (r, s, drvln));
解决模型时间从0到5秒。
tlist = linspace (0, 5250);R2 =解决(模型、tlist);
画出温度分布在最后的时间步t= 5秒。
图(“单位”,“归一化”,“outerposition”,(0 0 1 1))pdeplot3D(模型,“ColorMapData”结束,R2.Temperature (:,)
的动画函数可视化解决方案的步骤。播放动画,使用以下命令:
动画(模型,R2)
发现圆盘的最高温度。最高温度足够低,以确保制动垫按预期执行。
达峰时间= max (max (R2.Temperature))
达峰时间= 52.2895
热源函数和静态热源移动
函数F = movingHeatSource(地区、州)- - - - - - - - - - - - %参数R = 0.115;%的中心距离盘式刹车垫的中心r = 0.025;%半径刹车垫xc = 0.15;%圆盘中心的坐标yc = 0.15;%圆盘中心坐标T = 0.05;% 1盘的革命的时期权力= 35000;制动功率百分比瓦Tambient = 30;%环境温度(对流)h = 10;%的对流传热系数W / m ^ 2 * K% - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -θ= 2 *π/ T * state.time;x = xc + R * cos(θ);y = yc + R * sin(θ);x = region.x;y = region.y;F = h * (Tambient - state.u);%对流如果isnan (state.time) F =南(1,元素个数(x));结束idx = (x - x)。^ 2 + (y - y)。^ 2 < = r ^ 2;idx F(1) = 0.5 *功率/(π* r ^ 2);% 0.5,因为有两个面孔结束
函数F = ringHeatSource(地区、州、动力传动系统)- - - - - - - - - - - - %参数R = 0.115;%的中心距离盘式刹车垫的中心r = 0.025;%半径刹车垫xc = 0.15;%圆盘中心的坐标yc = 0.15;%圆盘中心坐标制动功率百分比瓦功率= interp1 (driveline.tout driveline.heatFlow state.time);Tambient = 30;%环境温度(对流)h = 10;%的对流传热系数W / m ^ 2 * KTf = 2.5;%的时间以秒为单位% - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -x = region.x;y = region.y;F = h * (Tambient - state.u);%对流如果isnan (state.time) F =南(1,元素个数(x));结束如果状态。time < Tf rad = sqrt((x - xc).^2 + (y - yc).^2); idx = rad >= R-r & rad <= R+r; area = pi*( (R+r)^2 - (R-r)^2 ); F(1,idx) = 0.5*power/area;% 0.5,因为有两个面孔结束结束
