随着经济的不断发展,我国铁路运输持续走向高速、重载的方向。重载列车进行制动时,一般采用踏面制动,在制动的过程中,车轮会产生较高的温度,当达到一定的受热极限时,就会对车轮造成损伤。制动过程中产生的大量热量,其中大部分均被车轮吸收。因此研究车轮在紧急制动工况下温度和对流换热系数的分布规律具有重要意义。本文主要研究了重载列车在以初速度为120km/h的情况下进行紧急制动时,车轮各表面温度场和对流换热系数的分布规律。主要做了以下工作:首先,建立车轮三维模型,将模型导入到ANSYS Workbench中的Geometry模块,在其中创建流体域,并对固体模型和流体域命名;然后对其网格划分;最后,将划分好的网格导入FLUENT中,设置边界条件,确定求解步长和求解步数,然后开始计算。计算结束之后,得到车轮在制动过程中的速度场、温度场和对流换热系数,其结论如下:(1)在紧急制动中,车轮的最高温度均出现在闸瓦与踏面直接接触的区域,车轮踏面的温度也相对其他区域更高。(2)车轮踏面温度在列车制动14s时达到最大值478.45K,随后开始降低,在整个制动过程中,车轮踏面的平均温度随制动时间呈先增大后减小的趋势。(3)距离车轮踏面径向深度越深,达到的温度值越低,最高温度出现的时间点也越迟,所达到的最大温度值也越小。(4)对流换热系数在迎风踏面的上部分较大,下部分较小;在制动结束时刻,车轮踏面和踏面两侧的最大对流换热系数出现在迎风踏面的上部,在其下部,对流换热系数最小,在车轮踏面和踏面两侧的其他区域,对流换热系数分布较均匀。(5)在辐板上,车轮内表面侧的对流换热系数较小,外表面侧的较大。(6)在车轴上的迎风区和背风区,各有一区域对流换热系数较大,轮毂上对流换热系数分布比车轴上均匀;制动结束时刻,在迎风区,轮毂和车轴上的对流换热系数较大,背风区对流换热系数较小且分布更均匀。(7)车轮各表面对流换热系数随制动时间的增加逐渐减小,随着制动的进行,车轮各表面上对流换热系数之间的差值越来越小,到制动结束时刻,各表面之间的对流换热系数已基本趋于相同。