田露，郝学军

（北京建筑大学 环境与能源工程学院，北京 102600）

0 引言

中国高铁立于全球高铁技术最前沿，并逐步引领全球高铁技术发展。随着高铁技术发展越发成熟，高铁的制动也成为研究热点问题。制动过程中，车辆的动能和势能通过制动盘之间的滑动摩擦转化为热能。有效冷却制动盘，对于确保刹车的安全性和舒适性非常重要[1]。目前，对于制动盘的研究主要是在材料、热－力耦合、温度场等几个方面[2-3]。

当制动盘旋转时，沿着散热筋之间形成的气流通道，热量就可以和外界冷空气进行对流换热。要优化制动盘的散热，散热筋结构十分关键。本文将应用SoildWorks在目前高铁所使用的传统肋片散热筋基础上，优化得到两组新型散热筋制动盘模型，将三维模型进行有限元仿真，得到速度场分析、对流换热系数分布图以及温度场云图。最终期望结合传热学以及流体力学知识改造后的制动盘较之传统散热筋制动盘得到明显的散热优化。

1 优化制动盘模型建立

制动过程中的制动盘是属于旋转机械，将会应用有限元法来进行CFD数值计算。首先运用SoildWorks建立制动盘三维模型。

1.1 传统直肋散热筋

本文选取沿圆周方向均匀分布的直肋散热筋制动盘作为基础模型。如图1所示。

图1 长肋片散热筋制动盘三维模型

主要参数如表1所示。

表1 长肋片散热筋制动盘参数表

1.2 优化散热筋的选择及分布

制动盘旋转时类似于一个离心风机，吸收冷空气使对流换热系数增加，从而增强散热。……