环块摩擦中圆环最高温度的计算方法、装置及电子设备与流程

本发明实施例涉及温度测量技术领域，更具体地，涉及一种环块摩擦中圆环最高温度的计算方法、装置及电子设备。

背景技术：

环块摩擦是指将一个摩擦块以一定的压力压靠在一个转动的圆环表面上而发生滑动摩擦的过程。环块摩擦过程中的大部分摩擦热能传入圆环中，小部分传入摩擦块中，还有很少一部分以对流换热和热辐射等形式耗散在空气中。温度(尤其是摩擦副摩擦表面的最高温度)对于摩擦副材料的摩擦磨损性能有显著影响，因此，环块摩擦过程中的温度场分析(获得最高温度)就显得非常重要。

在环块摩擦过程中，摩擦块静止不动，其热边界条件相对简单，因此温度场计算也比较简单。而由于圆环在旋转，环块摩擦热能相对于圆环而言也在旋转，该摩擦热能在圆环表面的加载方式对圆环温度场计算结果的准确性有显著影响。目前，圆环温度场的计算方法主要包括旋转热源法和均布热源法两种方法。

对于旋转热源法而言，在圆环温度场分析时，需要将连续的摩擦时间离散为时间间隔很小的许多时间点，并在各个时间点上的环块接触位置施加摩擦热能，这种热源加载方式与实际情况相符。但由于旋转热源法需要准确描述摩擦热能在圆环上的转动过程，因此要求时间步长很小且圆环网格很细密，这对于摩擦时间较长的温度场计算工况而言，计算量及计算结果占用的存储空间都将很大，且计算效率较低。

均布热源法是将某一时刻环块摩擦接触区上输入圆环的摩擦热能沿环块的整个周向摩擦圆环均布，此时圆环上的摩擦热能呈轴对称分布。因此，时间步长可以大大增加，同时圆环网格也可以更加粗大，从而可以大大减小计算量及计算结果占用的存储空间。然而，均布热源法与实际情况不符，只是一种近似处理方法，因此计算结果会存在较大偏差。

技术实现要素：

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种环块摩擦中圆环最高温度的计算方法、装置及电子设备，用以在进行圆环最高温度的计算时，能够在保证计算准确性的基础上，有效降低计算量，提高计算效率。

第一方面，本发明实施例提供一种环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，包括：利用均布热源法，对所述圆环进行温度场计算，获取所述圆环的最高温度点以及所述最高温度点的第一最高温度值；在所述环块摩擦开始后的第一设定时间段内，利用旋转热源法，计算所述最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算所述最高温度点处与所述第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度；基于时间上对应的所述第一峰值温度和所述第二峰值温度，计算所述最高温度点的多个温度峰值之差，并基于所述多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差；基于所述第一最高温度值和所述满足设定条件的峰值之差，计算所述环块摩擦中所述圆环的实际最高温度。

其中，所述利用均布热源法，对所述圆环进行温度场计算的步骤进一步包括：在确定均布热源法中的热边界条件时，根据如下公式，设定输入所述圆环的摩擦接触区的均匀热流密度：

式中，q(t)表示t时刻输入所述圆环的摩擦接触区的热流密度，η表示所述环块摩擦中热能被所述圆环吸收的比例，f表示摩擦块压在所述圆环上的正压力，μ表示环块摩擦系数，r表示所述圆环的外圆半径，ω表示所述圆环的转动角速度，s表示所述摩擦块与所述圆环在整个周向的摩擦圆环面积。

其中，所述利用旋转热源法，计算所述最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算所述最高温度点处与所述第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度的步骤进一步包括：在所述第一设定时间段内，利用旋转热源法，对所述最高温度点进行温度计算，并绘制所述最高温度点的温度随时间的第二变化曲线；在所述第一设定时间段内，利用均布热源法，对所述最高温度点进行温度计算，并绘制所述最高温度点的温度随时间的第三变化曲线；基于所述第二变化曲线，确定所述多个第一峰值温度，并基于所述多个第一峰值温度的时间轴坐标和所述第三变化曲线，确定所述第二峰值温度。

其中，所述基于所述多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差的步骤进一步包括：根据所述多个温度峰值之差以及各所述温度峰值之差对应的时间，绘制峰值之差随时间的第四变化曲线；基于所述第四变化曲线，确定数据稳定时间，并以所述数据稳定时间对应的温度峰值之差，作为所述满足设定条件的峰值之差；其中，所述数据稳定时间表示，根据设定条件确定温度峰值之差达到稳定时，所述环块摩擦开始后的最小时间。

其中，所述基于所述第一最高温度值和所述满足设定条件的峰值之差，计算所述环块摩擦中所述圆环的实际最高温度的步骤进一步包括：将所述满足设定条件的峰值之差叠加到所述第一最高温度值上的和值，作为所述环块摩擦中所述圆环的实际最高温度。

其中，所述数据稳定时间的取值范围为20s～90s。

其中，所述数据稳定时间的取值为45s。

第二方面，本发明实施例提供一种环块摩擦中圆环最高温度的计算装置，包括：最高温度点确定模块，用于利用均布热源法，对所述圆环进行温度场计算，获取所述圆环的最高温度点以及所述最高温度点的第一最高温度值；温度峰值计算模块，用于在所述环块摩擦开始后的第一设定时间段内，利用旋转热源法，计算所述最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算所述最高温度点处与所述第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度；稳定峰值之差确定模块，用于基于时间上对应的所述第一峰值温度和所述第二峰值温度，计算所述最高温度点的多个温度峰值之差，并基于所述多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差；实际最高温度计算模块，用于基于所述第一最高温度值和所述满足设定条件的峰值之差，计算所述环块摩擦中所述圆环的实际最高温度。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器，以及至少一个与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上所述的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法。

本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法、装置及电子设备，通过计算环块摩擦开始后的第一设定时间段内摩擦过程中圆环的温度场，获得数据稳定时旋转热源法与均布热源法之间的温度峰值差，再利用该温度峰值差对基于均布热源法计算得到的整个摩擦过程中圆环的最高温度值进行修正，从而获得整个摩擦过程中圆环的实际最高温度值，能够在保证计算准确性的基础上，有效降低计算量，提高计算效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法的流程示意图；

图2为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中一种摩擦工况示意图；

图3为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中a0点温度随时间的第一变化曲线示意图；

图4为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中基于旋转热源法的圆环的热边界条件示意图；

图5为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中第一峰值温度和第二峰值温度之差随时间的变化曲线示意图；

图6为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中a0点温度随时间的第二和第三变化曲线的示意图；

图7为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中基于均布热源法的圆环的热边界条件示意图；

图8为本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电子设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

在环块摩擦过程中，摩擦热能在圆环表面的加载方式对圆环温度场计算结果的准确性有显著影响，目前有旋转热源法(与实际情况相符，但计算时间很长、存储空间占用很大)和均布热源法(近似处理方法，但计算时间很短、存储空间占用很小)两种能量加载方式。

针对旋转热源法计算精度高但计算时间长、存储空间占用大，以及均布热源法计算误差大但计算时间短、存储空间占用小的问题，本发明实施例提出一种环块摩擦过程中圆环最高温度的快速计算思路：

首先，基于均布热源法快速计算圆环温度场，获得圆环最高温度点a0的位置以及a0点温度随时间的变化曲线，并获取a0的最高温度值tmax；

然后，利用旋转热源法计算摩擦开始后一段时间摩擦过程中圆环的温度场，获得基于旋转热源法和均布热源法计算得到的a0点温度随时间的变化曲线，并计算出在a0点的各个温度峰值时刻，旋转热源法与均布热源法之间的温度差值(温度峰值差)及其随时间的变化曲线；

最后，取旋转热源法计算结束时间的温度峰值差δtxj(t)，并将其叠加到之前基于均布热源法获得的a0点的最高温度值tmax，得到更新后的真实的a0点的最高温度值tmax+δtxj(t)。

上述计算思路具有计算量小、计算时间短、效率高以及存储空间占用小等的优点，同时计算精度能够满足工程需要。

作为本发明实施例的一个方面，本实施例提供一种环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，参考图1，为本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法的流程示意图，包括：

s101，利用均布热源法，对圆环进行温度场计算，获取圆环的最高温度点以及最高温度点的第一最高温度值。

可以理解为，在环块摩擦试验中，经常变换的参数为摩擦块压在圆环上的正压力、圆环的转动速度以及转动时间，在确定了正压力和转动速度后，往往要进行长时间的摩擦，从而考察摩擦块或者圆环材料的摩擦磨损性能。如图2所示，为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中一种摩擦工况示意图，其中，摩擦块压在圆环上的正压力为16kn、圆环的转动角速度为3.75rad/s，摩擦时间为600s。

本步骤基于均布热源法快速计算圆环温度场，获得圆环最高温度点a0的位置(位于圆环的摩擦面上)，并进一步绘制a0点温度随时间的变化曲线，如图3所示，为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中a0点温度随时间的第一变化曲线示意图。

之后，根据上述第一变化曲线，获取a0的最高温度值tmax，即作为最高温度点的第一最高温度值。例如，如图3所示，由于温度曲线一直在上升，因此tmax出现在600s时刻。可以理解的是，这一最高温度值tmax可以根据不同的计算工况而变化，从而可以是比600s更大或者更小的数值。

可以理解的是，其中均布热源法表示将某一时刻环块摩擦接触区上输入圆环的摩擦热能沿环块的整个周向摩擦圆环均布，此时圆环上的摩擦热能呈轴对称分布。当圆环处于摩擦过程时，摩擦热流均匀分布于摩擦块与圆环的整个周向摩擦圆环面内(圆环面的轴向宽度为w，圆环面的中心线距圆环外侧面的距离为l)。此外，由于均布热源法采用1/15轴对称模型进行计算，因此圆环的两个轴对称面为轴对称边界条件。

s102，在环块摩擦开始后的第一设定时间段内，利用旋转热源法，计算最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算最高温度点处与第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度。

可以理解为，在进行本步骤的计算之前，事先会设定一个环块摩擦开始后的第一设定时间段，例如90s。则首先利用旋转热源法，计算环块摩擦开始后的前90s内，摩擦过程中圆环的温度场，获得基于旋转热源法在该90s内最高温度点a0的多个温度的峰值，作为最高温度点a0的第一峰值温度，同时，确定各第一峰值温度出现的时间。

同时，在环块摩擦开始后的该90s内，利用均布热源法，对最高温度点a0进行温度计算，得到在各第一峰值温度出现的时间点处，基于均布热源法在该90s内最高温度点a0对应的多个温度的峰值，作为最高温度点a0的第二峰值温度。

可以理解的是，其中旋转热源法表示在进行圆环温度场分析时，将连续的摩擦时间离散为时间间隔很小的许多时间点，并在各个时间点上的环块接触位置施加摩擦热能的方法。旋转热源法中圆环的热边界条件如图4所示，为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中基于旋转热源法的圆环的热边界条件示意图。当圆环处于非摩擦阶段时，整个圆环表面都只与空气发生对流换热。当圆环处于摩擦过程时，摩擦块与圆环的摩擦接触区上有均匀热流输入(假设摩擦接触区的形状为弧面，其圆心角为β，轴向宽度为w，弧面中心线距圆环外侧面的距离为l)，并且该热源沿周向旋转，旋转角速度与圆环旋转角速度相同(为计算方便，假设圆环固定，摩擦块旋转)，同时整个圆环表面都与空气发生对流换热。相对于对流换热量而言，辐射换热量很小，因此可以将其忽略。

s103，基于时间上对应的第一峰值温度和第二峰值温度，计算最高温度点的多个温度峰值之差，并基于多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差。

可以理解为，在根据上述步骤利用旋转热源法计算得到最高温度点a0的多个第一峰值温度，以及与第一峰值温度在时间上对应的基于均布热源法的第二峰值温度之后，以各对应的时间点为基准，对各对应的时间点处的第一峰值温度和第二峰值温度求差值。之后，基于各对应的时间点对应的第一峰值温度和第二峰值温度之差，确定满足设定条件的第一峰值温度和第二峰值温度之差，即为满足设定条件的峰值之差。

例如，以上述第一设定时间段90s为例，可以绘制在该90s内第一峰值温度和第二峰值温度之差随时间的变化曲线如图5所示，为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中第一峰值温度和第二峰值温度之差随时间的变化曲线示意图。由图5可知，a0点的温度峰值差会迅速趋于稳定，不会随着时间的增加以及a0点温度值的升高而显著变化。从工程应用的角度来看，取第45s时的第一峰值温度和第二峰值温度之差δtxj(t＝45s)就可以保证足够的精度。则，该第45s即可作为峰值之差满足设定条件的时间点，第45s对应的第一峰值温度和第二峰值温度之差即可作为满足设定条件的峰值之差。

s104，基于第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差，计算环块摩擦中圆环的实际最高温度。

可以理解为，在上述步骤计算的基础上，可以得到最高温度点a0的第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差，本步骤中则基于这两个数值，计算最高温度点a0的实际最高温度，也即是环块摩擦中圆环的实际最高温度。例如，可以对第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差进行叠加求和，作为环块摩擦中圆环的实际最高温度。

本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，通过计算环块摩擦开始后的第一设定时间段内摩擦过程中圆环的温度场，获得数据稳定时旋转热源法与均布热源法之间的温度峰值差，再利用该温度峰值差对基于均布热源法计算得到的整个摩擦过程中圆环的最高温度值进行修正，从而获得整个摩擦过程中圆环的实际最高温度值，能够在保证计算准确性的基础上，有效降低计算量，提高计算效率。

其中，根据上述实施例可选的，利用均布热源法，对圆环进行温度场计算的步骤进一步包括：在确定均布热源法中的热边界条件时，根据如下公式，设定输入圆环的摩擦接触区的均匀热流密度：

式中，q(t)表示t时刻输入圆环的摩擦接触区的热流密度，η表示环块摩擦中热能被圆环吸收的比例，f表示摩擦块压在圆环上的正压力，μ表示环块摩擦系数，r表示圆环的外圆半径，ω表示圆环的转动角速度，s表示摩擦块与圆环在整个周向的摩擦圆环面积。

可以理解为，在利用均布热源法对环块摩擦中的圆环进行温度场计算时，需要对圆环进行建模，例如需要建立圆环分析的有限元模型。在进行模型的有限元分析时，需要确定圆环的均布热源法的热边界条件，具体需要确定环块在摩擦过程中的热流密度。环块在摩擦过程中，产生的热能大部分被圆环吸收。如果近似认为摩擦块作用于圆环摩擦面的压力均匀分布，那么可以认为摩擦块与圆环接触区内的热流密度均匀分布。则可以上式确定输入圆环摩擦接触区的均匀热流密度表达式。

可以理解的是，上式对旋转热源法同样适用，当上式表示旋转热源法的热流密度表达式时，其中s表示t时刻摩擦块与圆环的真实接触面积。

其中，根据上述实施例可选的，利用旋转热源法，计算最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算最高温度点处与第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度的步骤进一步包括：

在第一设定时间段内，利用旋转热源法，对最高温度点进行温度计算，并绘制最高温度点的温度随时间的第二变化曲线；

在第一设定时间段内，利用均布热源法，对最高温度点进行温度计算，并绘制最高温度点的温度随时间的第三变化曲线；

基于第二变化曲线，确定多个第一峰值温度，并基于多个第一峰值温度的时间轴坐标和第三变化曲线，确定第二峰值温度。

可以理解为，根据上述实施例，在设定环块摩擦开始后的第一设定时间段的基础上，在第一设定时间段内，分别利用旋转热源法和均布热源法对圆环最高温度点进行温度计算，确定第一设定时间段内，两种分析计算方法分别计算得到的最高温度点的温度值随时间的变化规律，并分别绘制计算得到的温度随时间的变化曲线。其中利用旋转热源法计算并绘制出的变化曲线作为最高温度点的温度随时间的第二变化曲线，利用均布热源法计算并绘制出的变化曲线作为最高温度点的温度随时间的第三变化曲线。

其中，在第二变化曲线中，会明显的示出最高温度点的温度的多个峰值，而第三变化曲线较平滑。但为了与第二变化曲线中的各峰值相对应，将第三变化曲线中与第一峰值温度时间对应的点的温度值作为第二峰值温度。具体而言，首先根据第二变化曲线确定曲线中的多个峰值作为第一峰值温度，同时确定各第一峰值温度出现的时间点。之后，根据这些时间点，在第三变化曲线中确定这些时间点分别对应的温度值，作为第二峰值温度。

例如，可以获得基于旋转热源法和均布热源法计算得到的a0点温度随时间的变化曲线如图6所示，为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中a0点温度随时间的第二和第三变化曲线的示意图。则，根据图6可以看出，在0～90s内，采用旋转热源法得到的第二变化曲线中，在不同时间点，出现了多个温度值的峰值点，而采用均布热源法得到的第三变化曲线较平滑。

本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，通过绘制温度曲线的方式，能够更直观的观察计算过程，便于计算过程的检查与验证。

其中，根据上述实施例可选的，基于多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差的步骤进一步包括：

根据多个温度峰值之差以及各温度峰值之差对应的时间，绘制峰值之差随时间的第四变化曲线；

基于第四变化曲线，确定数据稳定时间，并以数据稳定时间对应的温度峰值之差，作为满足设定条件的峰值之差；

其中，数据稳定时间表示，根据设定条件确定温度峰值之差达到稳定时，环块摩擦开始后的最小时间。

可以理解为，在根据上述实施例计算的基础上，绘制在环块摩擦开始后的第一设定时间段内第一峰值温度和第二峰值温度之差随时间的变化曲线，同样以上述环块摩擦开始后的第一设定时间段为90s为例，峰值之差随时间的第四变化曲线如图5所示。由图5可知，a0点的温度峰值差会迅速趋于稳定，不会随着时间的增加以及a0点温度值的升高而显著变化。

由图5可见，在时间达到第45s后，a0点的温度峰值差已趋于稳定，此时利用两种分析算法得到的温度峰值之差的计算精度已经能够达到设定，即能够达到设定条件。而时间小于45s的温度峰值之差还不能达到设定条件，时间大于45s的温度峰值之差也能达到设定条件，但是时间越长，需要的计算量越大，因此可以取第45s作为数据稳定时间。而对于计算精度要求不高的应用场景，选择20s甚至更短的时间即可满足其设定条件。对于需要更高的计算精度的应用场景，那么可以选择90s甚至更长的时间作为数据稳定时间。

之后，在确定数据稳定时间的基础上，根据第四变化曲线，确定该数据稳定时间对应的温度峰值之差，作为满足设定条件的峰值之差。

本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，通过绘制峰值之差随时间变化曲线的方式，能够更直观的展示利用两种分析算法计算得到的峰值之差随时间的变化情况，便于计算与理解。

其中，根据上述实施例可选的，基于第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差，计算环块摩擦中圆环的实际最高温度的步骤进一步包括：将满足设定条件的峰值之差叠加到第一最高温度值上的和值，作为环块摩擦中圆环的实际最高温度。

可以理解为，在根据上述实施例计算得到最高温度点a0对应的第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差之后，直接将二者进行叠加求和，并以该和值作为环块摩擦中圆环的实际最高温度。例如，根据上述实施例计算得到的第600s处的最高温度点a0的第一最高温度值tmax，以及第45s时的温度峰值差δtxj(t＝45s)，将该温度峰值差δtxj(t＝45s)叠加到之前基于均布热源法获得的a0点的最高温度值tmax，得到更新后的真实的a0点的最高温度值tmax+δtxj(t＝45s)。

本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，通过对第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差直接叠加求和，计算量小，计算简单易行。

其中，在一个实施例中，数据稳定时间的取值范围为20s～90s。

可以理解为，考察不同环块摩擦工况(摩擦块压在圆环上的正压力、圆环的转动速度以及转动时间)发现，上述规律是普遍存在的，即a0点的温度峰值差都会迅速趋于稳定，不会随着时间的增加以及a0点温度值的升高而显著变化。同时，取45s时的温度峰值差就可以保证足够的精度。因此，对于任何一种环块摩擦工况，都可以利用此方法，将基于旋转热源法和均布热源法计算得到的45s时的温度峰值差叠加到由均布热源法计算得到的整个摩擦过程中的最高温度值上，得到更新后的真实的圆环最高温度值。

需要说明的是，45s只是一个推荐值，在实际使用过程中，可以根据不用的精度要求灵活改变。例如，如果需要更高的计算精度，那么可以选择90s甚至更长的时间，但这会耗费更多的计算时间和存储资源；如果对计算精度要求不高，那么可以选择20s甚至更短的时间，这会显著减少计算时间和存储资源。

本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，可以根据计算精度需求，选取不同的环块摩擦开始后的第一设定时间段和数据稳定时间，在保证计算精度的基础上，时间选取更灵活。

为进一步说明本发明实施例的技术方案，对分别利用旋转热源法和均布热源法对环块摩擦中圆环的温度场进行分析的建模过程说明如下，但不对本发明的保护范围进行限制。

首先，建立圆环的几何模型。

在对圆环进行几何模型建立时，可以建立一个简易的圆环，作为圆环几何模型。环块摩擦时，摩擦块压靠在圆环外圆面上。当用旋转热源法计算圆环温度场时，由于摩擦热流沿圆环外圆面周向旋转，因此需要用到圆环的完整几何模型。当用均布热源法计算温度场时，由于圆环的结构以及热边界条件具有轴对称性，因此为了减小计算规模，沿周向截取1/15(可以采用其他任意截取比例)圆环进行计算。

其次，基于圆环的几何模型，构建圆环的网格模型。

旋转热源法用到的完整几何模型与均布热源法用到的1/15轴对称几何模型在径向截面上的二维面网格划分策略是完全一样的。沿圆环径向，将二维面网格沿周向旋转360°并在旋转路径上均布若干组单元，生成旋转热源法用到的三维体网格。由细到粗划分5层网格(最上面2层网格的厚度均为1mm)，沿圆环轴向对称划分12层网格(中间6层网格宽度相同，总宽度为110mm)。划分的四边形面单元总数为60个。将二维面网格沿周向旋转360°并在旋转路径上均布720组单元，生成旋转热源法用到的三维体网格，共计43200个单元。将二维面网格沿周向旋转24°并在旋转路径上均布48组单元，生成均布热源法用到的三维体网格，共计2880个单元。

再次，确定模型的热边界条件。

参考图4，圆环的摩擦接触区上有均匀热流输入(假设环块摩擦接触区的形状为弧面，其圆心角为β，轴向宽度为w，弧面中心线距圆环外侧面的距离为l)，并且该热源沿周向旋转，旋转角速度与圆环旋转角速度相同(为计算方便，假设圆环固定，摩擦块旋转)，同时整个圆环表面都与空气发生对流换热。相对于对流换热量而言，辐射换热量很小，因此可以将其忽略。

如图7所示，为根据本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中基于均布热源法的圆环的热边界条件示意图，摩擦热流均匀分布于摩擦块与圆环的整个周向摩擦圆环面内(摩擦圆环面的轴向宽度同样为w，摩擦圆环面的中心线距圆环外侧面的距离同样为l)。此外，由于均布热源法采用1/15轴对称模型进行计算，因此圆环的两个轴对称面为轴对称边界条件，其余热边界条件同旋转热源法中圆环的热边界条件。

(1)热边界条件中的热流密度确定。

环块在摩擦过程中，产生的热能大部分被圆环吸收。如果近似认为摩擦块作用于圆环摩擦面的压力均匀分布，那么可以认为摩擦块与圆环接触区内的热流密度均匀分布。输入圆环摩擦接触区的均匀热流密度表达式为：

式中，q(t)表示t时刻输入圆环摩擦接触区的热流密度，单位为w/m²；η为环块摩擦热能被圆环吸收的比例，例如可取为1(该值虽然会影响圆环在各时刻的绝对温度值，但并不影响本发明实施例的结论)；f为摩擦块压在圆环上的正压力(环块压力，方向沿圆环径向)，单位为n；μ为环块摩擦系数；r为圆环的外圆半径，单位为m；ω为圆环转动角速度，单位为rad/s；对于旋转热源法，s为t时刻摩擦块与圆环的真实接触面积，对于均布热源法，s为摩擦块与圆环的整个周向摩擦圆环面积，单位为m²。

(2)热边界条件中的对流换热确定。

在环块摩擦过程中，圆环的各个表面都处于强迫对流换热状态。利用cfd软件对圆环在不同转速下的流场进行稳态计算，进而获得圆环外圆面、内圆面和两侧面在不同圆环转速下的对流换热系数平均值，并将其用于温度场计算。

作为本发明实施例的另一个方面，本发明实施例根据上述实施例提供一种环块摩擦中圆环最高温度的计算装置，该装置用于在上述各实施例中实现对环块摩擦中圆环最高温度的计算。因此，在上述各实施例的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各个执行模块的理解，具体可参考上述实施例，此处不在赘述。

根据本发明本方面实施例的一个实施例，环块摩擦中圆环最高温度的计算装置的结构如图8所示，为本发明实施例提供的环块摩擦中圆环最高温度的计算装置的结构示意图，包括：最高温度点确定模块801、温度峰值计算模块802、稳定峰值之差确定模块803和实际最高温度计算模块804。

其中，最高温度点确定模块801用于利用均布热源法，对圆环进行温度场计算，获取圆环的最高温度点以及最高温度点的第一最高温度值；温度峰值计算模块802用于在环块摩擦开始后的第一设定时间段内，利用旋转热源法，计算最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算最高温度点处与第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度；稳定峰值之差确定模块803用于基于时间上对应的第一峰值温度和第二峰值温度，计算最高温度点的多个温度峰值之差，并基于多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差；实际最高温度计算模块804用于基于第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差，计算环块摩擦中圆环的实际最高温度。

其中可选的，最高温度点确定模块具体用于：在确定均布热源法中的热边界条件时，根据如下公式，设定输入圆环的摩擦接触区的均匀热流密度：

式中，q(t)表示t时刻输入圆环的摩擦接触区的热流密度，η表示环块摩擦中热能被圆环吸收的比例，f表示摩擦块压在圆环上的正压力，μ表示环块摩擦系数，r表示圆环的外圆半径，ω表示圆环的转动角速度，s表示摩擦块与圆环在整个周向的摩擦圆环面积。

其中可选的，温度峰值计算模块具体用于：在第一设定时间段内，利用旋转热源法，对最高温度点进行温度计算，并绘制最高温度点的温度随时间的第二变化曲线；在第一设定时间段内，利用均布热源法，对最高温度点进行温度计算，并绘制最高温度点的温度随时间的第三变化曲线；基于第二变化曲线，确定多个第一峰值温度，并基于多个第一峰值温度的时间轴坐标和第三变化曲线，确定第二峰值温度。

其中可选的，稳定峰值之差确定模块具体用于：根据多个温度峰值之差以及各温度峰值之差对应的时间，绘制峰值之差随时间的第四变化曲线；基于第四变化曲线，确定数据稳定时间，并以数据稳定时间对应的温度峰值之差，作为满足设定条件的峰值之差；其中，数据稳定时间表示，根据设定条件确定温度峰值之差达到稳定时，环块摩擦开始后的最小时间。

其中可选的，实际最高温度计算模块具体用于：将满足设定条件的峰值之差叠加到第一最高温度值上的和值，作为环块摩擦中圆环的实际最高温度。

其中可选的，数据稳定时间的取值范围为20s～90s。

其中可选的，数据稳定时间的取值为45s。

可以理解的是，本发明实施例中可以通过硬件处理器(hardwareprocessor)来实现上述各实施例的装置中的各相关程序模块。并且，本发明实施例各环块摩擦中圆环最高温度的计算装置产生的有益效果与对应的上述各方法实施例相同，可以参考上述各方法实施例，此处不再赘述。

作为本发明实施例的又一个方面，本实施例根据上述实施例提供一种电子设备，参考图9，为本发明实施例提供的电子设备的结构框图，包括：至少一个处理器901，以及至少一个与处理器901通信连接的存储器902。其中，存储器902中存储有可在处理器901上运行的计算机程序，处理器901执行该计算机程序时，实现如上述实施例的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法。

可以理解为，该电子设备中至少包含一个处理器901和一个存储器902，且处理器901和存储器902之间形成通信连接，可以进行相互间信息和指令的传输，如处理器901从存储器902中读取环块摩擦中圆环最高温度的计算方法的程序指令等。

电子设备运行时，处理器901调用存储器902中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：利用均布热源法，对圆环进行温度场计算，获取圆环的最高温度点以及最高温度点的第一最高温度值；在环块摩擦开始后的第一设定时间段内，利用旋转热源法，计算最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算最高温度点处与第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度；基于时间上对应的第一峰值温度和第二峰值温度，计算最高温度点的多个温度峰值之差，并基于多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差；基于第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差，计算环块摩擦中圆环的实际最高温度等。

本发明实施例提供的电子设备，通过在电子设备中存储相应的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法的程序指令，使该电子设备通过计算环块摩擦开始后的第一设定时间段内摩擦过程中圆环的温度场，获得数据稳定时旋转热源法与均布热源法之间的温度峰值差，再利用该温度峰值差对基于均布热源法计算得到的整个摩擦过程中圆环的最高温度值进行修正，从而获得整个摩擦过程中圆环的实际最高温度值，能够在保证计算准确性的基础上，有效降低计算量，提高计算效率。

作为本发明实施例的再一个方面，本实施例根据上述实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令使计算机执行如上述实施例的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法，例如包括：利用均布热源法，对圆环进行温度场计算，获取圆环的最高温度点以及最高温度点的第一最高温度值；在环块摩擦开始后的第一设定时间段内，利用旋转热源法，计算最高温度点的多个第一峰值温度，并利用均布热源法，计算最高温度点处与第一峰值温度在时间上对应的第二峰值温度；基于时间上对应的第一峰值温度和第二峰值温度，计算最高温度点的多个温度峰值之差，并基于多个温度峰值之差，确定满足设定条件的峰值之差；基于第一最高温度值和满足设定条件的峰值之差，计算环块摩擦中圆环的实际最高温度等。

可以理解为，上述的计算机指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。或者，实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质，通过在非暂态计算机可读存储介质中存储相应的环块摩擦中圆环最高温度的计算方法的程序指令，通过计算环块摩擦开始后的第一设定时间段内摩擦过程中圆环的温度场，获得数据稳定时旋转热源法与均布热源法之间的温度峰值差，再利用该温度峰值差对基于均布热源法计算得到的整个摩擦过程中圆环的最高温度值进行修正，从而获得整个摩擦过程中圆环的实际最高温度值，能够在保证计算准确性的基础上，有效降低计算量，提高计算效率。

可以理解的是，以上所描述的装置、电子设备及存储介质的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解，各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等，包括若干指令，用以使得一台计算机设备(如个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述各方法实施例或者方法实施例的某些部分所述的方法。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。