对流换热系数的确定

各位专家：    您们好！  [img][/img][img][/img] 本人最近在用CFX做盘式制动器中闸片和制动盘的摩擦生热引起的温度场和应力场的分布情况。由于制动盘和闸片之间的摩擦主要是通过热传导、热对流和热辐射3种方式消散。关键的问题是怎么确定热对流中的对流换热系数的确定。因为摩擦热主要是由制动盘吸收，因此制动盘的结构比较复杂，带有各种形状的散热筋，因此，散热筋处的对流换热系数不好确定。我想用CFX软件仿真计算一下制动盘和闸片各散热筋和散热槽处的对流换热系数，然后将这个作为初始条件代入温度场和应力场计算。    图中 1车轮 2 制动盘  3 闸片 （车轮另一侧也各有一个盘和闸片）    现在有几个问题想请教您们，烦请您们给予解答：    1.我研究的盘式制动器的模型如附图所示。由于制动盘是由螺栓跟车轮紧固在一起，因此，制动过程中，制动盘和车轮一起运动。闸片在外力的作用下贴近制动盘表面，产生阻力矩，从而使得列车从高速降低为0.我现在的想法是在空气域中模拟仿真的时候，将制动盘和车轮看成是静止的，而将包围实体结构的空气域看成是旋转的，且空气域的旋转速度随时间变化，这样是否可行？还有，闸片相对于制动盘是静止的，如果按照前面的假设，是不是闸片也要设置成旋转的？    2.我建立了盘式制动器的模型，包括两块闸片，两块制动盘和一个车轮，5个零件装配成一个装配体。在CFX分析中，是不是要单独给这5个实体分别建立实体域？因为闸片、车轮和制动盘的材料不同，还有就是运动轨迹不同，这样对不对？    3.我们知道，制动盘和闸片之间的摩擦会产生热，那么是否在摩擦面上以热流密度的形式加载？？？？时选择对应的摩擦面？    4.对流换热系数怎么计算？我设置空气域的温度是30度，制动盘的初始温度是50度，由于闸片和制动盘间有摩擦产生的热量，这个热量要加载到制定盘和闸片的受热面上吗？就是前面说的以热流密度的形式加载？    5.对流换热系数只与空气速度和几何形状有关。那么由于摩擦面的摩擦引起的热需要加载在各自的摩擦面上吗？就是问题4所述！    6.最后请专家抽出宝贵时间帮忙解答，谢谢！

首先，分析你的思路中的问题：1.由于你的轮子和刹车是相对运动的，我觉得你就没必要把轮子固定流体旋转了。解决不了所有的固体的问题。到还不如让轮子转，用MRF模型；此外，你是不是还忽略了整体的平移？刹车过程，车子在前进。这也是一个加快散热的因素，虽然相对速度比较低，但是，直观的理解，这个平移，是将热气体直接甩掉，效果应该也很明显的。2.没理解你的意思。你是问，这5个零件是不是需要隔离开么？我觉得是要链接在一起的流体区域。3.使用表面热源即可。但是热源的热流密度是在变化的，需要你的实验数据。4.CFD/热仿真软件，最核心的功能就是计算对流系数。这个东西手工计算不来的，除非一些非常简单的模型。你只要把你的模型和相关的边界条件告诉CFD软件，他能自己搞定。5.热源是要加载到摩擦面上的。然后，再来说说我的思路：作为热设计行业从业7年以上的工程师，我建议你，不要把问题抠的太细。这样，会过多的注重细节二忽略的大局。在很多包括电子行业，热设计只要保证worst case下安全即可。研发过程中存在很多不确定因素，比如客户需求，或者在特定的条件/成本下，无法准确得到的结果。那我们只需要做一些合理的简化。具体到你的case，我建议这样：1.先做最保守的，最简单的，就是忽略旋转，仅仅使用平动，看看这种条件下，你的结果是否能满足条件。如果满足了，那就完工。2.平动的失败了，你的问题的主要矛盾是散热，而闸片的散热面小，我建议你忽略掉他，只分析轮子和制动盘的转动和平动。没有了刹车块的情况下，就可以使用你说的流体旋转方法了。最好把平动和转动都考虑进来。设计，就是保证产品可靠，而不是让你100%的准确。通过一些简化得到了一个能用的结果，节省了时间，就是节省了钱。

楼上回答的很准确，本人仅补充几点：CFX做盘式制动器中闸片和制动盘的摩擦生热引起的温度场和应力场的分布不清楚cfx是否能做摩擦生热以及应力分析？据我熟悉目前好像不可以可以参考软件dyna处理 虽然我不太懂LZ做的东西，但是还是建议参考相关文献是否能达到该目的

尊敬的专家，您好！首先谢谢您抽出时间回答我的问题。您的回答句句寇准要点。专家，我还有问题想请教您，不知道您能否给我留个联系方式？我的QQ是358860516，邮箱是：xiademaonihao@163.com，真心希望能得到您的帮助。刚看了您的资料，您是浙大毕业的，我现在是学生，是同济的，希望得到您的帮助。祝您一切顺利！

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