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高速列车扇形柱直肋制动盘内部通道传热特性的实验研究
| 论文题名： | 高速列车扇形柱直肋制动盘内部通道传热特性的实验研究 |
| 关键词： | 高速列车;制动盘;对流换热;运动模型 |
| 摘要： | 近年来，随着我国经济的快速增长，大力发展高铁已经成为缓解铁路运输能力紧张状况的首要选择。列车运行速度的提高对制动能力有了更高的需求。高速列车制动时引起制动盘、轮轨温升，磨损、疲劳、热损伤等加剧，并导致制动效果不佳的问题也变得日益严重。列车制动能力是其安全运行中的最主要问题，同时也是急需解决的关键技术。因此制动盘内部通道表面的对流换热性能的大小，直接影响制动盘在制动过程中的散热程度。论文主要研究了高速列车径向直肋制动盘内部通道的传热特性，研究结果可为高铁制动盘设计、选型等提供一定的参考价值。 高速列车在实际运行过程中，若选择以地面为参照物，制动盘在随车轮旋转的同时，还随着高铁列车有一个向前平移速度。论文为了模拟制动盘的实际运动模型，设计加工了制动盘实验试件，将滚轮与实验制动盘安装在同一个轴上，让实验制动盘随着滚轮在模拟地面圆形轨道上旋转，在模拟运动中，制动盘一方面随着滚轮以同样的转速旋转，另一方面制动盘与滚轮安装在圆形轨道上主轴的旋转臂上，实验中，主轴被电机带着旋转，使得滚轮和制动盘获得一个平动速度在轨道上运动，以便得到较为准确的实验数据。 论文主要研究三部分内容:(1)设计了制动盘实验台，完善了实验台在测量运行过程中滚动轮容易脱落的问题，使得在实验进行当中测量的数值更加准确。(2)利用铸萘模具分别对制动盘试件的盘面和肋片铸萘，保证实验制动盘内部通道的萘层光滑且密实，使得最终测量的数据接近实际情况。(3)通过设计不同几何参数的实验制动盘试件，采用萘升华技术得到制动盘内部通道表面的平均努塞尔数的变化规律。 论文采用萘升华传热传质比拟原理，得到扇形柱体直肋制动盘内部通道的平均对流换热特性。研究了制动盘内部通道扇形柱体直肋的几何参数以及制动盘特征速度对制动盘内部通道对流换热特性的影响。研究结果可归纳如下: 扇形柱体直肋制动盘内部通道的平均努塞尔数随着雷诺数的增大而增大，并且获得了两者的关系式;扇形柱体直肋制动盘试件内部通道对流换热系数与角速度之间存在相应的关联式，即制动盘内部通道对流换热系数随着角速度增大而增大。扇形柱体直肋制动盘试件内部通道对流换热系数与特征速度之间是正相关的关系，即制动盘内部通道对流换热系数随着特征速度增大而增大，并且获得了他们之间的关系表达式，特征速度越大，制动盘内部通道对流换热能力越优良。 |
| 作者： | 黄晨 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 张永恒 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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