Published Dec 14, 2016



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Ricardo Andrés García-León http://orcid.org/0000-0002-2734-1425

Eduar Pérez Rojas

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Abstract

Introducción: el objetivo de este estudio fue analizar el comportamiento de la temperatura, velocidad y flujo de calor en el conducto de ventilación de tres diseños de discos de freno utilizando la dinámica de fluidos computacional (CFD). Métodos: se utilizó el software de diseño Solid-Works para el análisis. Los tres diseños de disco diferían en geometría y aplicación. Resultados: los resultados numéricos para el flujo de calor a través de los canales de ventilación se compararon con los resultados obtenidos matemáticamente. Los resultados numéricos mostraron que los discos se desempeñaron bien bajo condiciones de operación severas (80 Km/h y una temperatura ambiente de 22°C). Es muy importante en el diseño del disco de freno seleccionar la geometría apropiada, particularmente el número y la sección transversal de los conductos, y el tipo de material. Conclusiones: los métodos numéricos ofrecen ventajas para seleccionar la geometría y el material y para modelar el flujo de fluido para optimizar la disipación de calor para proporcionar el máximo rendimiento para componentes adecuadamente mantenidos.

Keywords

Ventilation channels, CFD, heat flow, FEA, Disc brakes, friction, heat loss, temperatureCanales de ventilación, CFD, Flujo de Calor, FEA, Frenos de disco, Fricción, Pérdida de calor, Temperatura.

References
[1] R. A. García León, M. A. Acosta Pérez, and E. Flórez Solano, “Análisis del comportamiento de los frenos de disc de los vehículos a partir de la aceleración del proceso de corrosión,” Tecnura, vol. 19, no. 45, pp. 53–63, 2015.
[2] S. Hirasawa, T. Kawanami, and K. Shirai, “Numerical analysis of convection heat transfer on high-temperature rotating disk at bottom surface of air flow duct,” in ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Proceedings (IMECE), 2014, vol. 8A.
[3] L. S. Bocîi, “The influence of braking time on heat flow through the friction surfaces of the friction elements of disk brakes for railway vehicles,” Transport, vol. 26, no. 1, pp. 75–78, 2011.
[4] H. B. Yan, S. S. Feng, X. H. Yang, and T. J. Lu, “Role of cross-drilled holes in enhanced cooling of ventilated brake discs,” Appl. Therm. Eng., vol. 91, pp. 318–333, 2015.
[5] Z. Chi, Y. He, and G. Naterer, “Convective heat transfer optimization of automotive brake discs,” SAE Int. J. Passeng. Cars - Mech. Syst., vol. 2, no. 1, pp. 961–969, 2009.
[6] F. Klimenda, J. Soukup, and J. Kampo, “Heat distribution in disc brake,” in AIP Conference Proceedings, 2016, vol. 1745.
[7] E. Palmer, R. Mishra, and J. Fieldhouse, “An optimization study of a multiple-row pinvented brake disc to promote brake cooling using computational fluid dynamics,” Proc. Inst. Mech. Eng. Part D J. Automob. Eng., vol. 223, no. 7, pp. 865–875, 2009.
[8] A. Nagarajan and M. R. Narayanan, “Maximization of efficiency for disk brake material using composite material by modelling and analysis,” Int. J. Control Theory Appl., vol. 9, no. 6, pp. 2793–2798, 2016.
[9] H. G. Sharma and K. R. Singh, “Heat transfer in the flow of a second-order fluid between two enclosed rotating discs with uniform suction and injection.,” Indian J. Technol., vol. 23, no. 7, pp. 247–255, 1985.
[10] Y.-H. Ho, M. M. Athavale, J. M. Forry, R. C. Hendricks, and B. M. Steinetz, “Numerical simulation of secondary flow in gas turbine disc cavities, including conjugate heat transfer,” in ASME 1996 International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition, GT 1996, 1996, vol. 1.
[11] W. Wu, Z. Xiong, J. Hu, and S. Yuan, “Application of CFD to model oil-air flow in a grooved two-disc system,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 91, pp. 293–301, 2015.
[12] B. Watel, S. Harmand, and B. Desmet, “Influence of convective heat exchange on a rotating disc in superimposed air flow - comparison between heat pipe and solid discs,” J. Enhanc. Heat Transf., vol. 7, no. 4, pp. 259–272, 2000.
[13] S. Manohar Reddy, J. M. Mallikarjuna, and V. Ganesan, “Flow and heat transfer análisis through a brake disc - A CFD approach,” in American Society of Mechanical Engineers, Heat Transfer Division, (Publication) HTD, 2006.
[14] S. M. Reddy, J. M. Mallikarjuna, and V. Ganesan, “Flow and heat transfer analysis of a ventilated disc brake rotor using CFD,” SAE Tech. Pap., 2008.
[15] T. K. R. Rajagopal, R. Ramachandran, M. James, and S. C. Gatlewar, “Numerical investigation of fluid flow and heat transfer characteristics on the aerodynamics of ventilated disc brake rotor using CFD,” Therm. Sci., vol. 18, no. 2, pp. 667–675, 2014.
[16] M. N. Dhaubhadel, “CFD applications in the automotive industry (invited keynote presentation),” Am. Soc. Mech. Eng. Fluids Eng. Div. FED, vol. 239, pp. 473–480, 1996.
[17] J. Wurm, M. Fitl, M. Gumpesberger, E. Väisänen, and C. Hochenauer, “Novel CFD approach for the thermal analysis of a continuous variable transmission (CVT),” Appl. Therm. Eng., vol. 103, pp. 159–168, 2016.
[18] M. Pevec, I. Potrc, G. Bombek, and D. Vranesevic, “Prediction of the cooling factors of a vehicle brake disc and its influence on the results of a thermal numerical simulation,” Int. J. Automot. Technol., vol. 13, no. 5, pp. 725–733, 2012.
[19] C. Mataix, Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidraulicas. Segunda Edición, Ediciones . Madrid, España, 1986.
[20] R. A. García León, “Evaluación del comportamiento de los frenos de disc de los vehículos a partir del análisis de la aceleración del proceso de corrosión.,” Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña, 2014.
[21] L. Pan, J. Han, Z. Li, Z. Yang, and W. Li, “Numerical simulation for train brake disc ventilation,” Beijing Jiaotong Daxue Xuebao/Journal Beijing Jiaotong Univ., vol. 39, no. 1, pp. 118–124, 2015.
[22] Y. Cengel, Tansferencia de calor y masa. Un enfoque práctico. Tercera edición. México: McGraw-Hil, 2007.
[23] A. Sobachkin, G. Dumnov, and A. Sobachkin, “Base numérica de CFD integrada en CAD. Informe Técnico.,” SolidWorks, 2014.
[24] A. Thuresson, “CFD and Design Analysis of Brake Disc,” Charlmers University Of Tecnology, 2014.
How to Cite
García-León, R. A., & Pérez Rojas, E. (2016). Analysis of the amount of heat flow between cooling channels in three vented brake discs. Ingenieria Y Universidad, 21(1), 71–96. https://doi.org/10.11144/Javeriana.iyu21-1.aahf
Section
Industrial and systems engineering