Champ de température, CFD, couplage fluide-structures dans ANSYS

L'objectif de l'analyse numérique est de déterminer les coefficients de transfert thermique (values αk) entre un disque de frein d'un train et l'air ambiant pendant un processus de freinage. Les surfaces de frottement sont refroidies par l'air qui circule autour d'elles via les ailettes de refroidissement. La vitesse de la roue et la position des ailettes garantissent que suffisamment d'air soit fournie par le moyeu et que la circulation autour des ailettes soit aussi efficace que possible.

Avec les résultats disponibles, il est maintenant possible de faire des estimations pour des tâches similaires. Des comparaisons expérimentales montrent la fiabilité de la méthode.

Pour la tâche décrite, un modèle en volume fini a été créé dans le solide (disque de frein), respectivement dans le fluide (air) à l‘intérieur de ce dernier. En raison de la symétrie de rotation, 1/9 du modèle solide est suffisant comme modèle de calcul. Pour tenir compte de la rotation du composant, le volume de fluide a été défini dans un domaine rotatif. Grâce à une procédure itérative, il est possible de déterminer les coefficients de transfert de chaleur pendant le processus de freinage. Sur la base d'une première analyse du champ de température transitoire, les nouvelles valeurs de αk sont estimées à des points discrets dans le temps en utilisant des calculs CFD / champ de température stationnaires. Celles-ci servent à leur tour de conditions limites pour l'analyse du champ de température transitoire pour la prochaine boucle d'itération. De cette façon, les valeurs αk ont pu être déterminées de manière robuste. En outre, on a constaté une forte dépendance des valeurs de αk aux conditions d'écoulement. La vitesse de rotation du disque est ici un paramètre central. Les calculs ont été effectués avec le programme ANSYS CFX.