王玉光　周茜　乔青峰　马利军

摘要：基于CFD法分析高速列车制动盘的散热情况，得到制动盘各个区域的平均对流换热系数.在此散热条件下，用顺序耦合法模拟制动盘的温度场，实现复杂六边形热载荷的加载，并将二次制动温度场的模拟结果与试验数据进行对比分析.结果表明：模拟结果与试验数据在冷却阶段吻合度较高，且在制动阶段中最高温度值误差不超过5%.

关键词：高速列车； 盘式制动； 散热； 热对流； 温度分布

中图分类号： U260.351 文献标志码：B

Abstract：The heat dissipation of the brake disk of a highspeed train is simulated by CFD method， and the average convective heat transfer coefficients of each part of the brake disk are calculated. Under the heat dissipation condition， the temperature field of the brake disk is simulated by sequential coupling method， the thermal load of complex hexagon shape is loaded， and the simulation results of the second braking temperature field is compared with the test results. The results show that， the simulation results are consistent with the test data in the cooling stage， and the maximum error of the temperature is less than 5% during the braking stage.

Key words：highspeed train； disk brake； heat dissipation； heat convection； temperature distribution

0 引 言

在高速列车制动过程中，制动盘与闸片摩擦接触产生大量的热，多次制动会引起摩擦副材料热疲劳裂纹直至破坏.由于当前仍无可靠的方法有效测定或预测制动能量和热疲劳裂纹发展演变过程，所以通过数值仿真分析高速制动盘的散热性能对于制动盘材料的选取和结构设计有重要的指导意义.[1]

空气对流传热是制动盘散热最主要的能量交换方式.以往研究中，对流传热系数的计算多采用经验公式.[24]该方法对于一些几何规则的模型适用性好、计算简便，但是对于复杂结构，如动车组使用的轮装制动盘的散热筋，估测经验公式中散热面特征长度存在较大困难.为此，一些学者采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法分析复杂结构的散热特性.BELHOCINE等[5]以1/4制动盘为研究对象，模拟静止空气中旋转制动盘各个区域的平均对流传热系数，JIANG等[6]模拟列车轴装制动盘在实际行进过程中的对流传热特性……