輪胎滾動工況下的流體動力學(xué)分析.pdf

1、輪胎是汽車最重要的部件之一，其穩(wěn)定可靠運行直接涉及到了整車可靠性以及人身安全問題。在穩(wěn)定性、可靠性逐步提升的同時，舒適性問題也亟待發(fā)展，輪胎有限元技術(shù)不斷發(fā)展，但其流體動力學(xué)研究卻幾乎一片空白。環(huán)境保護上，汽車的逐步普及，汽車輪胎在滾動過程產(chǎn)生的噪聲問題愈發(fā)嚴重并構(gòu)成了環(huán)境污染的一部分，對人們的正常生活構(gòu)成了影響。經(jīng)濟發(fā)展上，歐美國家各項輪胎技術(shù)標準的提高，也對輪胎噪聲性能有了更新的要求，并對我國的輪胎制造行業(yè)有了更多的限制。而汽車輪胎

2、滾動過程的外流場特性是引發(fā)汽車輪胎噪聲的主因，故而，針對輪胎的流場分析與噪聲評估顯得尤為緊迫。本文研究輪胎滾動過程的外流場情況并進而推進輪胎噪聲性能的評估，為輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計及輪胎花紋結(jié)構(gòu)降噪研究提供初步的基礎(chǔ)。
　　輪胎滾動是一個復(fù)雜的過程，該過程對外流場的影響存在著一系列的不確定因素，而這種影響不論是通過普通的有限元方法還是單純的流體動力學(xué)計算方法都很難實現(xiàn)有效的數(shù)值模擬。本文結(jié)合流固耦合基本原理，對輪胎滾動中的外壁面進行了固體至

3、流體的單向耦合，將有限元與CFD(Computational Fluid Dynamics)計算有效結(jié)合。這種數(shù)值模擬方法能夠真實有效地模擬輪胎滾動過程的流場區(qū)域情況。
　　本文從計算流體動力學(xué)（CFD）的角度，以全鋼絲載重子午線輪胎12.00R20在多個工況下的滾動過程為研究對象，結(jié)合ABAQUS有限元分析，實現(xiàn)了對輪胎滾動過程外流場特性的瞬態(tài)數(shù)值模擬。文中以離散的方式進行數(shù)值模擬，并研究探討了一種非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)據(jù)傳遞方式，以權(quán)值

4、插值形式完成網(wǎng)格重劃后的數(shù)據(jù)更新，保證了流場計算逐步推進。
　　與此同時，本文對流體動力學(xué)分析軟件及相關(guān)功能進行了全面的二次開發(fā)，整合出了一套可供自動化控制運行的封裝程序，該程序有著專門的針對性與良好的穩(wěn)定性。文中以VC++6.0為開發(fā)平臺，對有限元數(shù)據(jù)、Gambit軟件、Fluent軟件、耦合過程程序以及網(wǎng)格數(shù)據(jù)傳遞程序進行了封裝，實現(xiàn)了輪胎滾動三維數(shù)值模擬的自動化分析。程序開發(fā)思路為：先對輪胎有限元結(jié)果數(shù)據(jù)進行分類處理；再將相