SiC3D/Al复合材料高速列车制动盘紧急制动热流耦合有限元模拟

建立了带有散热筋和通风槽的具有三维网络碳化硅骨架增强铝基复合材料(SiC3D/Al)摩擦层的高速列车轴装制动盘温度场和流场计算模型。用温度-流场顺序耦合法对紧急制动初速380 km/h的高速列车制动盘进行热流分析,研究制动盘的瞬态温度场变化规律。结果表明:考虑气流散热时,SiC3D/Al复合材料制动盘能迅速将摩擦热传递到整个盘体,摩擦面最高温度527℃,摩擦表面温度场均匀,轴向温度梯度较小。制动盘的板状散热筋可增加制动盘的刚度,减少摩擦面翘曲,减少盘内气体紊流,对制动盘气流具有导向作用。通风槽可排除磨屑,降低摩擦面温度,保证制动盘有较高的摩擦力和稳定的摩擦系数。模拟计算值与全尺寸台架实验数据一致。