Análisis numérico del comportamiento térmico de un freno de disco automotriz tipo naca

• García León, Ricardo Andrés ^[1] ; Guerrero Gómez, Gustavo ^[1] ; Acevedo Peñaloza, Carlos ^[1]
  1. [1] Universidad Francisco de Paula Santander

     Universidad Francisco de Paula Santander

     Colombia

     
• Localización: INGE CUC, ISSN 0122-6517, ISSN-e 2382-4700, Vol. 17, Nº. 1, 2021 (Ejemplar dedicado a: (Enero - Junio))
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Numerical analysis of the thermal behavior of a naca-type automotive disc brake
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    Introducción: El sistema de frenado de un automóvil debe trabajar en forma segura y predecible en cualquier circunstancia, lo cual implica disponer de un nivel estable de fricción, en cualquier condición de temperatura, humedad y salinidad del medio ambiente. Para un correcto diseño y operación de los discos de freno, es necesario considerar diferentes aspectos, tales como la geometría, el tipo de material, la resistencia mecánica, la temperatura máxima, la deformación térmica, la resistencia al agrietamiento, entre otros. Objetivo: El objetivo de este estudio fue analizar el comportamiento de la temperatura y la velocidad de flujo de calor en el conducto de ventilación de un freno de disco automotriz con pilares de ventilación tipo NACA 66-29 utilizando la dinámica de fluidos computacional (CFD). Metodología: Se utilizó el  software de diseño SolidWorks Simulations para analizar el comportamiento del fluido (aire) en términos de velocidad y capacidad de disipación de calor. Resultados: Los resultados numéricos para el flujo de calor a través de los canales de ventilación se compararon con los resultados obtenidos matemáticamente. Los resultados numéricos mostraron que los discos se desempeñaron bien bajo condiciones de operación severas (80 km/h y una temperatura ambiente de 12°C). Es muy importante en el diseño del disco de freno seleccionar la geometría apropiada, particularmente el número y la sección transversal de los conductos, y el tipo de material. Conclusiones: Los métodos numéricos ofrecen ventajas para seleccionar la geometría y el material y para modelar el flujo de fluido para optimizar la disipación de calor para proporcionar el máximo rendimiento para componentes adecuadamente mantenidos.

  • English

    Introduction: The braking system of a car must work safely and predictably in any circumstance, which implies having a stable level of friction, in any condition of temperature, humidity, and salinity of the environment. For the correct design and operation of the brake discs, it is necessary to consider different aspects, such as geometry, type of material, mechanical resistance, maximum temperature, thermal deformation, resistance to cracking, among others. Objective: The objective of this study was to analyze the behavior of temperature and velocity of heat flow in the disc brake ventilation duct with ventilation pillars type NACA 66-29 using computational fluid dynamics (CFD). Methodology: This is the design software SolidWorks simulations for analyzing the behavior of the fluid (air) in terms of speed and heat dissipation capacity. Results: The numerical results for the heat flow through the ventilation channels are compared with the results mathematically. The numerical results that the discs performed well under severe operating conditions (80 km/h and an ambient temperature of 12°C). It is very important in the design of the brake disc to select the appropriate geometry, particularly the number and cross section of the ducts, and the type of material. Conclusions: The numerical methods offer advantages to select the geometry and the material and the flow mode of the fluid to optimize the heat dissipation to provide the maximum performance for the maintained components.