制動(dòng)盤(pán)正常地工作且制動(dòng)效果穩(wěn)定是列車安全運(yùn)行的保障之一。高速列車在緊急制動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能,制動(dòng)盤(pán)受到巨大的熱負(fù)荷從而溫度迅速升高,而制動(dòng)盤(pán)表面的對(duì)流換熱系數(shù)的大小,會(huì)影響制動(dòng)盤(pán)在制動(dòng)過(guò)程中的散熱程度。如果制動(dòng)盤(pán)溫度過(guò)高,就容易發(fā)生制動(dòng)失效、熱衰退以及局部高溫,甚至?xí)a(chǎn)生熱裂紋,最后導(dǎo)致制動(dòng)盤(pán)斷裂,嚴(yán)重影響了列車安全運(yùn)行。因此研究制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)過(guò)程中的傳熱性能以及溫度場(chǎng),對(duì)制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與壽命評(píng)估具有重大的意義。本文以初速度為250km/h的高速列車制動(dòng)盤(pán)為研究對(duì)象,對(duì)緊急制動(dòng)工況下制動(dòng)盤(pán)的制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行研究。根據(jù)制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)原理以及熱分析基礎(chǔ)理論,建立了三維實(shí)體模型,詳細(xì)介紹了熱流密度的計(jì)算方法、熱流的加載方式以及熱分析相關(guān)的邊界條件。采用數(shù)值模擬方法計(jì)算并分析了制動(dòng)盤(pán)在制動(dòng)過(guò)程中的傳熱特性及溫度場(chǎng),并進(jìn)行了對(duì)流換熱系數(shù)模擬結(jié)果的驗(yàn)證,得到的結(jié)論如下:1.制動(dòng)盤(pán)在緊急制動(dòng)過(guò)程中,制動(dòng)盤(pán)周圍空氣的流動(dòng)現(xiàn)象屬于湍流流動(dòng),制動(dòng)盤(pán)周圍與內(nèi)部的空氣形成了復(fù)雜的渦結(jié)構(gòu)。2.不同的制動(dòng)時(shí)刻每個(gè)面所對(duì)應(yīng)的對(duì)流換熱系數(shù)是不同的,并且不同表面上對(duì)應(yīng)的流換熱系數(shù)的分布也不同。制動(dòng)盤(pán)表面的平均對(duì)流換熱系數(shù)隨... 

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 高速列車的制動(dòng)
        1.2.1 高速列車制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)原理
        1.2.2 高速列車的制動(dòng)方式
        1.2.3 閘瓦制動(dòng)與盤(pán)型制動(dòng)
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
    1.4 該領(lǐng)域存在的問(wèn)題
    1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容
2 制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)及熱分析基礎(chǔ)理論
    2.1 制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)與模型
    2.2 熱流密度計(jì)算方法
        2.2.1 摩擦副熱流分配系數(shù)
        2.2.2 熱流密度計(jì)算
    2.3 制動(dòng)盤(pán)的熱傳遞方式
    2.4 熱邊界條件
    2.5 本章小結(jié)
3 ANSYS軟件介紹及計(jì)算前處理
    3.1 ANSYS概述
    3.2 制動(dòng)盤(pán)計(jì)算模型
    3.3 熱分析的假設(shè)條件和邊界條件
        3.3.1 熱分析假設(shè)條件
        3.3.2 熱分析邊界條件
    3.4 計(jì)算模型的網(wǎng)格劃分
        3.4.1 網(wǎng)格生成技術(shù)
        3.4.2 邊界層網(wǎng)格劃分
        3.4.3 計(jì)算模型網(wǎng)格劃分
    3.5 控制方程
        3.5.1 對(duì)流換熱的控制方程
        3.5.2 湍流對(duì)流換熱的雷諾時(shí)均方程
    3.6 湍流求解模型
        3.6.1 湍流模型的類型
        3.6.2 壁面函數(shù)和近壁模型
        3.6.3 湍流邊界條件設(shè)置
        3.6.4 運(yùn)動(dòng)參考系模型
    3.7 Fluent數(shù)值模擬相關(guān)設(shè)置
    3.8 本章小結(jié)
4 制動(dòng)盤(pán)周圍空氣流場(chǎng)以及對(duì)流換熱特性模擬結(jié)果分析
    4.1 制動(dòng)盤(pán)表面附近空氣的速度流場(chǎng)分布
    4.2 對(duì)流換熱系數(shù)數(shù)值模擬結(jié)果的驗(yàn)證
        4.2.1 整個(gè)制動(dòng)盤(pán)表面對(duì)流換熱系數(shù)的驗(yàn)證
        4.2.2 外表面對(duì)流換熱系數(shù)與內(nèi)部通道面對(duì)流換熱系數(shù)的驗(yàn)證
    4.3 制動(dòng)盤(pán)平均對(duì)流換熱特性分析
    4.4 制動(dòng)盤(pán)外表面平均對(duì)流換熱特性分析
    4.5 制動(dòng)盤(pán)內(nèi)部通道平均對(duì)流換熱特性分析
    4.6 本章小結(jié)
5 制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)模擬結(jié)果分析
    5.1 整個(gè)制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)分析
        5.1.1 制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)分布特性分析
        5.1.2 制動(dòng)盤(pán)外表面溫度特性分析
        5.1.3 制動(dòng)盤(pán)內(nèi)部通道表面溫度特性分析
    5.2 制動(dòng)盤(pán)表面溫度徑向分布特性
    5.3 制動(dòng)盤(pán)表面溫度軸向分布特性
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A 對(duì)流換熱系數(shù)-時(shí)間數(shù)據(jù)
附錄B 溫度-時(shí)間數(shù)據(jù)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]制動(dòng)盤(pán)散熱筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與熱容量分析[J]. 盧術(shù)娟,周素霞,楊文澈,孫宇鐸,白小玉.  中國(guó)科技論文. 2019(06)
[2]基于瞬態(tài)溫升仿真的列車制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)研究[J]. 左建勇,劉家良,胡果,顧亦豪.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程. 2018(09)
[3]盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副熱力場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)耦合分析[J]. 孫連偉.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2016(03)
[4]基于移動(dòng)熱源的盤(pán)式制動(dòng)器三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)仿真分析[J]. 張建輝,張兵,閆先朝.  湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(01)
[5]高速列車制動(dòng)盤(pán)表面對(duì)流換熱系數(shù)的研究進(jìn)展[J]. 金星,魏秀琴.  企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā). 2014(28)
[6]機(jī)車車輪對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算[J]. 朱琳,王勵(lì),石偉.  計(jì)算機(jī)輔助工程. 2014(01)
[7]基于有限元法的面接觸摩擦熱流分配系數(shù)反推研究[J]. 尹延國(guó),邢大淼,尤濤,俞建衛(wèi),魏巍.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2012(06)
[8]基于摩擦功率法的列車制動(dòng)盤(pán)瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析[J]. 張樂(lè)樂(lè),楊強(qiáng),譚南林,李衛(wèi)京.  中國(guó)鐵道科學(xué). 2010(01)
[9]快速列車盤(pán)型制動(dòng)熱過(guò)程有限元分析[J]. 趙海燕,張海泉,湯曉華,林健,蔡志鵬.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(05)
[10]鐵路列車制動(dòng)盤(pán)常用材料的熱疲勞性能研究[J]. 王文靜,謝基龍,李強(qiáng),韓建民.  機(jī)械工程材料. 2005(02)

博士論文
[1]基于閘片結(jié)構(gòu)的列車盤(pán)形制動(dòng)溫度和應(yīng)力的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[D]. 農(nóng)萬(wàn)華.大連交通大學(xué) 2012
[2]列車盤(pán)式制動(dòng)器溫度場(chǎng)與振動(dòng)模態(tài)的分析研究[D]. 王國(guó)順.大連交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]高速列車制動(dòng)盤(pán)傳熱特性及熱負(fù)荷的數(shù)值研究[D]. 任慧芳.蘭州交通大學(xué) 2019
[2]高速列車扇形柱直肋制動(dòng)盤(pán)內(nèi)部通道傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 黃晨.蘭州交通大學(xué) 2018
[3]散熱筋結(jié)構(gòu)盤(pán)式制動(dòng)器熱應(yīng)力耦合分析及優(yōu)化[D]. 闞云峰.江蘇大學(xué) 2017
[4]高速列車制動(dòng)盤(pán)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)仿真[D]. 何振帆.西南交通大學(xué) 2017
[5]熱流固耦合效應(yīng)對(duì)高速列車制動(dòng)性能影響的研究[D]. 馬永江.吉林大學(xué) 2016
[6]高速列車制動(dòng)盤(pán)傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 金星.蘭州交通大學(xué) 2015
[7]高速列車制動(dòng)裝置的溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力耦合分析[D]. 鄒本濤.蘭州理工大學(xué) 2013
[8]列車制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)仿真與分析[D]. 楊強(qiáng).北京交通大學(xué) 2009
[9]基于ANSYS的高速列車制動(dòng)盤(pán)數(shù)值模擬[D]. 王曉東.西南交通大學(xué) 2009



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