IV.4 DETERMINATION DU COEFFICIENT D'ECHANGE PAR
CONVECTION (H) IV.4.1 Introduction
L'analyse thermique du système de freinage exige une
détermination précise de la chaleur totale de friction produite
ainsi que la distribution de cette énergie entre le disque et les
garnitures. Lors d'un freinage d'urgence, toute la chaleur produite à
l'interface est égale à la chaleur absorbée par le disque
et les garnitures.
Lorsqu'un véhicule freine, une partie de la
température de friction s'échappe dans l'air grâce à
la convection et au rayonnement. Par conséquent, la détermination
des coefficients de transfert de chaleur est très importante. Il est,
cependant, très difficile de les calculer avec précision, car ils
dépendent de la forme du système de freinage, de la vitesse de
déplacement du véhicule et par conséquent de la
circulation de l'air [39]. Ici
Chapitre IV Résultats et Discussions
58
la modélisation de la convection se révèle
être le problème principal car elle est liée aux conditions
aérodynamiques du disque. On s'intéresse dans cette partie au
calcul du coefficient d'échange thermique (h).
Ce paramètre doit être exploité pour visualiser la
distribution tridimensionnelle de la température du disque.
IV.4.2 Modélisation en ANSYS CFX
La première étape de l'étude consiste
à créer le modèle CFD qui contient les
domaines à étudier en Ansys Worbench. Dans notre
cas, on a pris seulement un quart du disque puis on a définit le domaine
de l'air entourant ce disque .Dans cette étape, l'ANSYS ICEM CFD
va préparer les différentes surfaces pour les deux
domaines afin de faciliter le maillage, lesquelles seront exportée vers
cfx à l'aide de la commande « Output to cfx
». Après avoir obtenu le modèle sur CFX Pre et
avoir spécifié les conditions aux limites à l'aide de
l'option « boundary conditions », on définit
ses paramètres principaux sur CFX. Le disque est attaché à
quatre surfaces adiabatiques et deux surfaces de symétrie dans le
domaine fluide dont la température ambiante de l'air est égale
à 20 °C [40].
La figure (IV.8) montre le modèle CFD
élaboré qui sera utilisé dans ANSYS cfx
Pre.
Parois symétriques de l'air
Sortie
Disque
Paroi adiabatique de l'air
Air à 20 C°
Entrée
Fig.IV.8 : Modèle de CFD
de disque de frein.
IV.4.3 Préparation de la géométrie
et du maillage
IV.4.3.1 Domaine fluide :
Vu la symétrie dans le disque, on a pris uniquement le
quart de la géométrie du domaine fluide (Fig.IV.09, Fig.IV.10,
Fig.IV.11) en utilisant le logiciel ANSYS ICEM CFD.
Chapitre IV Résultats et Discussions
Sortie de l'air
Entrée 1 de l'air
DR1
DSYM1
DV1
Domaine interface fluide-solide
Entrée 2 de l'air
Fig.IV.9 : Définition des
surfaces du domaine fluide.
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Fig.IV.10 : Domaine fluide
Fig.IV.11 : Domaine fluide
(Vue de surface solide). (Vue de surface
transparente).
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