轮胎滑水特性的CFD分析

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作者来源:admin       发布时间:2019-09-02
导读:轮胎滑水特性的CFD分析_电子/电路_工程科技_专业资料。以205/50R16子午线轮胎为研究对象,建立带有纵向花纹沟的轮胎有限元模型(FEM)和计算流体动力学(CFD)模型.基于流固耦合的FEM模拟轮胎

  轮胎滑水特性的CFD分析_电子/电路_工程科技_专业资料。以205/50R16子午线轮胎为研究对象,建立带有纵向花纹沟的轮胎有限元模型(FEM)和计算流体动力学(CFD)模型.基于流固耦合的FEM模拟轮胎滑水产生的过程,采用重整规化群和流体体积组分方法的CFD模型得到轮胎接地区域内的水膜流场分布.两种模型计算结果对比表明,CFD模型能够用来分析胎面微花纹沟内流体流动

  第7期 王国林等.轮胎滑水特性的CFD分析 417 轮胎滑水特性的CFD分析 王国林,邓 元,金 梁,梁晨 (江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013) 摘要:以205/50R16子午线轮胎为研究对象,建立带有纵向花纹沟的轮胎有限元模型(FEM)和计算流体动力学 (CFD)模型。基于流固耦合的FEM模拟轮胎滑水产生的过程,采用重整规化群和流体体积组分方法的cFD模型得 到轮胎接地区域内的水膜流场分布。两种模型计算结果对比表明,CFD模型能够用来分析胎面微花纹沟内流体流动 特性。随着水膜厚度的增大,轮胎受到的流体压力也变大,容易出现滑水现象。 关键词:轮胎;滑水;计算流体动力学;有限元分析 中图分类号:U463.341+.6;0241.82 文献标志码:A 文章编号:1000—890X(2013)07—0417—06 轮胎滑水是指汽车在有水膜路面上高速行驶 时轮胎被水膜隔开,导致轮胎与路面间的摩擦因 数减小或丧失的现象[1]。特别是在轮速超过某一 极限速度时,流体动压力超过轮胎与路面间的接 触压力,轮胎完全丧失驱动力和制动力,直接威胁 驾乘人员的安全。可见提高轮胎的抗湿滑性能非 常重要。 早期主要采用试验和数值解析方法研究轮胎 滑水问题,分析行驶速度、充气压力、载荷、水膜厚 度和路面纹理等影响因素,得到预测滑水速度的 经验公式,并加以理论分析。近年来,随着计算机 技术的发展,数值仿真在轮胎滑水分析方面得到 快速发展。E.Seta等心1利用MSC.Dytran软件 计算并考察了行驶速度和胎面花纹对轮胎滑水的 影响。T.Okano等口3利用MSC.Dytran软件解 决了轮胎变形和轮胎周围水膜的流动问题,得到 了4种简单胎面花纹轮胎的临界滑水速度。J. R.Cho等n1采用组合建模方法建立轮胎模型,分 析了轮胎滑水时流体动压力和轮胎与地面接触力 的变化情况,并与带有3条纵向花纹沟轮胎的计 算结果加以对比分析。C.W.Oh等[5]将有限差 分法(FDM)和有限元法相结合,得到水膜压力分 基金项目:江苏省2011年度普通高校研究生科研创新计划 项目(CXZZll—0551) 布和轮胎所受到的升力。赵珍辉等卟1采用组合映 射建模方法建立了带有3种不同胎面花纹的轮胎 有限元模型,分析了流体压力与行驶速度之间的 关系,结果表明复杂花纹的轮胎滑水性能优于纵 向花纹沟轮胎。 目前国内外轮胎滑水研究广泛采用有限元模 型,轮胎模型采用拉格朗日法建立,水模型采用欧 拉法建立,轮胎与流体的耦合作用采用任意拉格 朗日一欧拉算法进行处理[2’4’6‘8]。虽然现在轮胎滑 水问题的数值模拟技术已经比较成熟,有限元模 型能够真实地模拟轮胎的滑水过程,得出比较可 靠的宏观物理量,如临界滑水速度和接地压力分 布等,但对轮胎滑水的研究多集中在轮胎充气压 力、水膜厚度和行驶速度等的影响方面,而对有直 接影响的胎面花纹的研究不够深入,因此有必要 对胎面花纹内流体的流动特性进行深入分析。 本工作提出如下的轮胎滑水研究路线:基于 流固耦合的有限元模型模拟滑水过程,进行整体 分析;用计算流体动力学(CFD)模型分析胎面花 纹沟内流体的流动特性,进行局部分析。 1模型建立 1.1有限元模型 1.1.1轮胎模型 本研究对象为205/50R16子午线轮胎,轮胎 标准负荷为4 000 作者简介:王国林(1965一),男,吉林伊通人,江苏大学教授, 博士,主要从事载运工具运行安全控制和现代轮胎技术研究 工作。 N、充气压力为0.24 MPa。采 用组合建模方法,如图1所示。胎面花纹和胎体 万方数据

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