Étude des échanges convectifs à la surface d’un disque automobile

Abstract

Physiquement, le freinage par disque est basésur la conversionde l’énergie cinétique du véhicule sous forme de chaleur. Le refroidissement du système est essentiel pour un bon fonctionnement puisque le chauffage excessif des disques induit une perte d’efficacité et une dégradation des matériaux. Ces échecs peuvent être le Fade, le Cracking et le Crazing. S’appelle Fade le fait de l’évaporation des composants que tient la mission de maintenir ensemble le matériau de friction. Quand cela arrive, la plaquette perd son efficacité.Le Cracking se produit par variations brusques de températures qui créent des contraintes internes. Le phénomène Crazing est le précurseur du Cracking et est aussi causée par les contraintes thermiques mais contrairement auCracking n’implique pas au détriment de la capacité de freinage du véhicule. Les échanges convectifs favorisés par le déplacement de l’air lors du déplacement du véhicule permettent de refroidir les éléments du frein et de retarder les situations à risque. Cependant, lorsque le véhicule est arrêté, les échanges en convection naturelle sont très faibles. De même, après plusieurs freinages intenses, le niveau de température atteint peut être élevé, jusque 600°C. Il convient donc d’optimiser le flux d’air lors du déplacement du véhicule par une bonne canalisation afin d’optimiser le refroidissement. Ce stage porte sur l’étude du refroidissement d’un disque de frein automobile en rotation et soumis à un flux d’air représentatif à celui rencontré en condition réelle. L’équipe DF2T a développé un moyen d’essai permettant de reproduire la vitesse de rotation, le flux d’air créé par le déplacement du véhicule et l’échauffement équivalent à l’énergie générée par le frottement des plaquettes. Le chauffage est assuré par induction et le disque est recouvert d’une peinture noire d’émissivité connue. Ceci permet d’obtenir directement le profil de température réelle sur toute la surface du disque à partir d’une caméra thermique. L’objectif de ce travail est d’identifier les lois d’échange convectif local à la surface du disque pour améliorer le refroidissement. Le système à étudier est le disque du frein d’un Renault Twingo. Pour représenterune situation réelle, le disque tournant est soumis àdifférents vitesses de courant d’air parallèle à sa surface.Des essais dans différentes configurations représentatives d’un fonctionnement réel et à analyser les résultats. Les données seront injectées dans un modèle numérique inverse développé au laboratoire pour identifier les coefficients convectifs. Leur évolution en fonction de différents paramètres d’essai sera investiguée.