température et coefficient convectif

[Morin]

bonjour. je profite de cette section du forum dans l'espoir de trouver une réponse à ma question. je réalise l'étude thermique d'un disque de frein afin d'atteindre la valeur du coefficient convectif, connu une série de paramètres obtenus expérimentalement.
la première étape est la réalisation du modèle. par la suite, après avoir correctement défini le matériau de fabrication du disque, passer à la définition du transitoire thermique. je procède donc à l'attribution des quantités liantes et, après l'exécution du maillage, commence l'analyse.

j'attache une série d'images pour rendre tout plus clair.

j'ai les données suivantes :
couple de freinage c = 5882,60 [Nm]- chaleur produite au freinage q = 84.22 [kW]- temps de freinage t = 1,02 - vitesse du disque n = 156,66 [rpm]- température ambiante t = 30 °c
- température finale du disque de freinage td = 33 °c

j'ai pu observer qu'au changement du coefficient convectif, de moi placé initialement paires à 10,63 [W/(m^2 K)], ne varie pas la température finale du disque. en outre l'analyse ne renvoie pas une température du disque égale à la valeur obtenue expérimentalement 33°c mais plutôt 101°c.

qui peut me donner un aperçu de cette tendance anormale de la température ?

 

[Morin]

je joint ci-dessous les résultats de l'analyse thermique.

 

[Vmax]

la tendance de la température dans la simulation est cohérente avec les données que vous avez données.
l'application est très compliquée et je ne pense pas qu'un tel modèle simple puisse vous donner toute information raisonnable.
parmi les facteurs à considérer:
- le coefficient convectif (10 w/m2k sont très peu nombreux, dans ces conditions de ventilation)
- la température: à quel moment et à quel moment a-t-elle été mesurée?
- la pince presse uniformément le long de la couronne ou seulement dans une industrie?
- les propriétés du matériau (conductivité thermique et chaleur spécifique)

 

[Morin]

en ce qui concerne les données dont je dispose, il y a des corrections:

couple de freinage c = 5882,60 [Nm]- chaleur produite lors du freinage q = 48,25 [kW]- temps de freinage t = 1,20 - vitesse du disque n = 156,66 [rpm]- température ambiante t = 30 °c
- température finale du disque de freinage td = 33 °c

de toute évidence, le fem a été fait avec les données correctes, ce n'était que mon erreur de frappe en ramenant toutes les informations nécessaires au calcul.

 

[Morin]

bonjour vmax, merci pour votre intérêt.
en ce qui concerne la température de la simulation, je trouve qu'il s'agit d'un tropo élevé par rapport à celui détecté empiriquement. je sais bien que l'application est très compliquée, mais j'ai toujours obtenu des résultats compatibles avec ceux expérimentaux.
sur les facteurs à prendre en considération:
- le coefficient convectif 10 w/m2k je l'ai trouvé à partir d'une table que je vous transmettrai ultérieurement ; mais quelle valeur auriez-vous attribué au coefficient convectif et pourquoi ?
- la température a été retirée après 1,2 s à partir du fem au point où le majeur est attendu
- les presses de serrage le long d'une industrie, mais clairement en rotation couvrira toute la couronne circulaire
- le matériau utilisé est un c45 rectifié

 

[Vmax]

je vois que le pouvoir est un peu dansant, il, il, il...
je dirais que vous êtes sur la bonne voie, utilisez l'idée que vous deviez corriger la puissance et commencer à approcher la modélisation correcte de la source d'énergie.
vous pouvez alors considérer que la pince couvre une couronne, mais n'insiste pas sur la couronne entière à tout moment.
vérifier ensuite le matériau: doit être caractérisé par les valeurs correctes du coefficient de conductivité et de la capacité thermique, vérifier cela dans les propriétés du matériau.

sur le coefficient de convection bien, ce serait une distribution selon point et instant, donc il est très difficile pour ce modèle de vous donner des résultats raisonnables. considère cependant que la situation est en moyenne très ventilée.

bonne chance ! (si vous êtes dans une pourriture)

 

[Morin]

mais en gros, quelle est votre réponse ? souris :

- oui. le pouvoir n'est pas un danseur, j'avais fait une erreur de rythme. q = 48,25 [kW]- corriger le pouvoir d'approcher la modélisation correcte de la source d'énergie? comment ça ?
- comment considérer dans le fem que la pince couvre une couronne, mais n'insiste pas sur toute la couronne à aucun moment?

en ce qui concerne le matériau, il a été caractérisé par les valeurs correctes du coefficient de conductivité et de la capacité thermique.

sur le coefficient de convection, h = ?

 

[Vmax]

ma réponse est que le pouvoir selon moi n'est pas constant dans le temps, et je ne sais pas si vous avez pris en compte correctement.

si vous considérez une vitesse décroissante linéaire, vous obtenez une puissance moyenne d'environ 48kw, mais si vous appliquez la puissance d'environ 96kw instantanément 0s diminuant à 0w instantanément 1.02s, vous avez un effet thermique différent qui n'applique pas la constante 48kw. ceci dit, je ne considérerais pas la vitesse linéairement décroissante mais carrément décroissante et par conséquent aussi la puissance (à un couple de freinage constant).

l'effet de la pince: il devrait être représenté le secteur de la couronne couvert par le caisson, qui est la source de puissance, en mouvement circulaire le long de la couronne avec la vitesse angulaire au-dessus.

en ce qui concerne le coefficient de convection, qui est votre inconnu, je considérerais qu'il est constant sur les couronnes circulaires, avec des valeurs croissantes à l'augmentation du rayon, et cependant je commencerais par des valeurs supérieures à 10w/m2k, avec ces conditions de ventilation je pense à 50-60, mais dépend aussi de la taille et de l'installation.

 

[Morin]

J'effectue d'autres études thermiques sur un second cas dont je donnerai les résultats à la fin de l'analyse. Cependant, j'ai pu constater que la température finale du disque ne varie pas beaucoup lorsque le coefficient convectif change. C'est possible ? J'ai l'intention d'évaluer le coefficient convectif pour varier la vitesse de rotation du disque en sachant les données nécessaires obtenues empiriquement pendant les tests, que pensez-vous? Est-il suffisant de procéder à une étude thermique ou devrais-je utiliser la dynamique des fluides?

 

[Morin]

l'analyse renvoie une température de 192 °c avec un coefficient convectif h = 5 [W/(m^2 K)]- une étude transitoire est effectuée pendant un temps total de 11,1 sec et 1,11 sec avec un solveur en mode automatique.
- la température initiale de l'audition (disque) est de 30 °c
- la température du milieu environnant est de 30 °C
- un coefficient convectif de 5 est initialement attribué [W/(m^2 K)] (une courbe de temps est utilisée, pardonnez-moi le terme inapproprié)
si nécessaire, le disque tourne à une vitesse initiale de 1600 [rpm]- la puissance thermique attribuée par élément est égale à 21485 [W] (une courbe de temps est utilisée)
- Mesh a une taille mondiale 7,5 [mm] et tolérance 0,375 [mm]pour varier le coefficient convectif, il est possible d'observer qu'il n'y a pas de variation significative de la température du disque td à la fin du freinage, comme en témoignent les images ci-jointes et ci-dessous

avec h = 5 résultats td = 192 °C
avec h = 25 = 191 °C
avec h = 50 = 189 °C
avec h = 100 résultats td = 187 °C
avec h = 150 = 184 °C
avec h = 200 = 181 °C

passage possible d'un ceoper convectif 5 à 200 [W/(m^2 K)] la température finale du disque diminue seulement 10 °C?
J'attends avec impatience votre avis sur cette étude.

 

[Morin]

J'attache les résultats pour h = 150 et 200 [W/(m^2 K)]

 

[Vmax]

vous pouvez essayer avec la puissance et les coefficients convectifs diminuant avec le temps, si quelque chose change.
et en tout cas rappelez-vous celui de la puissance dissipée dans le freinage d'une partie laisse dans la pince.

Tout d'abord je voudrais vérifier: essayez de tourner ces deux analyses: une avec le disque chaud, que je connais la température initiale à 500°c, pendant 10 secondes, sans sources d'énergie mais seulement un coefficient convectif élevé, type 200. puis tourner la même analyse en ajoutant des sources d'énergie que vous avez représentées ici, mais avec une puissance négligeable, type 1 w total. Vous devriez obtenir des résultats indistinguables. Si ce n'était pas un problème.

 

[Morin]

les résultats obtenus pour les deux tests que vous suggérez sont indistinguables.

 

[Morin]

Mais je ne pense pas qu'il soit possible de passer d'un coefficient convectif 5 à 200 [W/(m^2 K)] la température finale diminue seulement 10 °C. mais vous vmax que pensez-vous de cela? Tu n'es pas d'accord avec moi ?

 

[Vmax]

Avec ce test, on peut exclure un baiser ennuyeux qui revient parfois à être vivant.

par rapport aux coefficients convectifs peut être comme cela. le coefficient convectif détermine la vitesse d'élimination de la chaleur par unité de surface par unité de différentiel thermique avec l'air, en cas de très forte teneur thermique (et ici il pénètre tant de chaleur dans le disque), les zones non élevées, les différentiels thermiques contenus et relativement courts la fraction de chaleur enlevée par rapport au risque total d'être très faible, quel que soit le coefficient convectif.

Avez-vous essayé avec des puissances et des coefficients convectifs décroissants ?
puissance de maximum à zéro, coefficients convectifs de 250 à 50.
essayer de comparer avec le cas à des valeurs constantes. . . .

 

[Morin]

vmax excuse mais sur le maillage du dernier essai traité, j'ai attribué une dimension globale 7,5 [mm] et tolérance 0,375 [mm] estimer une densité "fin". Ce que je veux vous demander, c'est : « Comment puis-je établir de la meilleure façon quelle devrait être la dimension globale et la tolérance au maillage ? » Je regarde habituellement le « pourcentage d'éléments avec un rapport d'aspect <3 , >10 et déformé (jacobian). Tu fais ça ?