《表1 模型相关尺寸：航空刹车机轮自然对流的数值模拟》

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《航空刹车机轮自然对流的数值模拟》

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本文所研究的对象来源于航空刹车机轮，其结构如图1所示，通常包括有轮胎、轮毂、缸座、刹车装置等。飞机刹车时，缸座产生液压力施加到刹车装置上，刹车装置中的动静刹车盘相互摩擦而产生扭矩使飞机减速。同时，刹车盘面相互摩擦产生大量摩擦热，使刹车盘温度急剧升高，之后逐渐传导给整个机轮系统。由于机轮内部结构较为复杂，为了研究机轮内部环形狭缝间对流换热现象，将机轮系统进行简化，并抽取流体计算域如图2所示，模型主要包括有刹车装置与轮毂内侧间腔体，通风孔腔以及两端延伸流域，延伸部分是为了捕捉流体流出后的流动状态，同时减少端面边界条件对内部流动的影响。表1为模型相关尺寸。从简化后的模型可以看出，其整体构型呈水平环形腔体，腔体中间内壁面为热源壁面。腔内空气受热壁面加热，密度发生变化，从而引起浮力驱动的自然对流。由于刹车过程极短，通常在20s左右，刹车热还未传至其他组件内部，仅内壁温度和相邻壁面温度升高，其余壁面温度与流体温度相差不大。由于热源壁面与流体的温差很大，其产生的自然对流过程是很强烈的，因此为了更有效地利用自然对流的作用提高机轮系统的散热能力，对机轮内部的自然对流过程进行数值计算分析。