Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất nhiệt của đĩa phanh xe đạp rãnh và đĩa phanh xe đạp đặc
Tóm tắt
Hiệu suất nhiệt của các đĩa phanh xe đạp rãnh được so sánh với đĩa phanh xe đạp đặc. Bốn loại đĩa phanh xe đạp có đường kính 160 mm được mô phỏng bằng các mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán, bao gồm tất cả các đặc điểm thiết kế hình học, chẳng hạn như lỗ, rãnh/cắt, bán kính góc và đường phanh đến các nan hoa trục. Ba trong số các đĩa có lỗ hoặc rãnh trong đường phanh, và cái còn lại có đường phanh đặc. Các mô phỏng trong trạng thái hỗn loạn đã được thực hiện trong STAR-CCM +, một mã động lực học chất lỏng tính toán thương mại, sử dụng bước thời gian tạm thời để phản ánh sự quay, tốc độ tiến và tính chất động của quá trình truyền nhiệt từ các đĩa. Các mối tương quan truyền nhiệt giữa số Nusselt và số Reynolds chéo đã được cung cấp và so sánh với các nghiên cứu về đĩa quay trong dòng chảy chéo hiện có. Thêm vào đó, một chiếc xe đạp đã được trang bị cho các thử nghiệm phanh phía trước khi xuống dốc trên một ngọn đồi có độ dốc không đổi chịu tác động của cả dòng đối lưu gió thấp và cao. Nhiệt độ phanh, áp suất, độ cao, tốc độ và hình ảnh nhiệt hồng ngoại được trình bày và thảo luận. Ba đĩa phanh rãnh đã cho thấy có hệ số đối lưu cao hơn từ các mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán, và do đó nhiệt độ thấp hơn trong các thử nghiệm xuống dốc so với đĩa phanh đặc. Tổng thể, ba đĩa rãnh có hiệu suất nhiệt tốt hơn so với đĩa đặc.
Từ khóa
#Hiệu suất nhiệt; đĩa phanh xe đạp; động lực học chất lỏng tính toán; mô phỏng hỗn loạn; truyền nhiệtTài liệu tham khảo
Feier I, Redfield R (2018) Thermal/mechanical measurement and modeling of bicycle disc brakes. Proceedings 2(6):215. https://doi.org/10.3390/proceedings2060215
Feier I, Way J, Redfield R (2020) Bicycle disc brake thermal performance: combining dynamometer tests, bicycle experiments, and modeling. Proceedings 49(1):100. https://doi.org/10.3390/proceedings2020049100
Talati F, Jalalifar S (2009) Analysis of heat conduction in a disk brake system. Heat Mass Transf 45:1047–1059. https://doi.org/10.1007/s00231-009-0476-y
Sheridan D, Kutchey J, Samie F (1998) Approaches to the Thermal Modeling of Disc Brakes. SAE Technical Paper 880256; SAE: Warrendale, PA, USA. https://doi.org/10.4271/880256
Sakamoto H (2004) Heat convection and design of brake discs. Proceed Inst Mech Eng F J Rail Rapid Transit 218(3):203–212. https://doi.org/10.1243/2F0954409042389436
Adamowicz A, Grzes P (2011) Influence of convective cooling on a disc brake temperature distribution during repetitive braking. Appl Therm Eng 31(14–15):2177–2185. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.05.016
Naveed N, Whitford M (2019) Design analysis of bicycle brake disc for carbon fibre – lightweight material. Int J Integr Eng 11(8):91–109
Miller MC, Fink PW, Macdermid PW et al (2017) Validity of a device designed to measure braking power in bicycle disc brakes. Sports Biomech 17(3):303–313. https://doi.org/10.1080/14763141.2017.1338744
Tahmid S, Alam S (2017) Numerical analysis of frictional heat generation in bicycle disc brake. AIP Conf Proceed 1851:020042. https://doi.org/10.1063/1.4984671
Jung T, Cha B, Hong Y et al (2016) An Experimental study for machined patterns of friction surface on disc brake rotor in performance aspect. Trans KSAE 24(4):471–479. https://doi.org/10.7467/KSAE.2016.24.4.471
Belhocine A, Cho CD, Nouby M, et al (2014) Thermal analysis of both ventilated and full disc brake rotors with frictional heat generation. Applied and Computational Mechanics, 8(1):5–24. https://www.kme.zcu.cz/acm/acm/article/view/245
Simcenter STAR-CCM+. Available online: https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/products/simcenter/STAR-CCM.html (accessed on 24 April 2022).
Menter FR (1994) Two-equation eddy-viscosity turbulence modeling for engineering applications. AIAA J 32(8):1598–1605
Bergman TL, Lavine SA, Incropera FP, Dewitt DP (2011) Fundamentals of heat and mass transfer, 7th edn. John Wiley & Sons, Hoboken NJ (USA)
Latour B, Bouvier P, Harmand S (2011) Convective heat transfer on a rotating disk with transverse air crossflow. J Heat Tranf 133(2):021702. https://doi.org/10.1115/1.4002603
Trinkl C-M, Bardas U, Weyck A, Wiesche S (2011) Experimental study of the convective heat transfer from a rotating disc subjected to forced air streams. Int J Therm Sci 50(1):73–80. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2010.08.012
Wiesche S (2007) Heat transfer from a rotating disk in a parallel air crossflow. Int J Therm Sci 46(8):745–754. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2006.10.013
Latour B, Harmand S (2012) Local convective heat transfer identification by infrared thermography from a disk mounted on a cylinder in air crossflow. Quant InfraRed Thermogr J 10(1):26–41. https://doi.org/10.1080/17686733.2012.756265
Bertucci WM, Rogier S, Reiser RF (2013) Evaluation of aerodynamic and rolling resistances in mountain-bike field conditions. J Sports Sci 31(14):1606–1613. https://doi.org/10.1080/02640414.2013.792945
Di Prampero PE (2000) Cycling on earth, in space, on the moon. Eur J Appl Physiol 82:345–360. https://doi.org/10.1007/s004210000220
Han M, Cho J (2014) Structural durability analysis due to hole configuration variation of bike disc brake. Korean Soc Automot Eng 22(5):44–49. https://doi.org/10.7467/KSAE.2014.22.5.044