Analysis of the Amount of Heat Flow Between Cooling Channels in Three Vented Brake Discs

Análisis de la cantidad del flujo de calor entre canales de refrigeración en tres discos de frenos ventilados

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 SolidWorks 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.

1. INTRODUCCIÓN

El sistema de frenado es, sin duda, el componente más importante de los automóviles para la seguridad vial, ya que de él dependen la desaceleración y la detención del vehículo y, por consiguiente, la seguridad de sus ocupantes. Por lo general, el 70% de la energía cinética del vehículo es absorbida por los frenos delanteros y el resto por los frenos traseros. En la mayoría de los automóviles, las ruedas delanteras tienen frenos de disco y las traseras, frenos de tambor. La fricción se utiliza para reducir la velocidad del vehículo, donde la fricción se genera por la presión hidráulica que presiona las pastillas de freno contra los discos de hierro fundido. Los frenos convierten la energía cinética del vehículo en energía térmica durante el frenado, y la temperatura de los frenos aumenta con la cantidad de fricción. Este calor se disipa rápidamente al aire circundante por convección (transferencia de calor entre masas a diferentes temperaturas).