輪胎復(fù)雜花紋溝的空氣動(dòng)力學(xué)仿真研究.pdf

1、輪胎噪聲是汽車噪聲的主要組成部分，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，輪胎噪聲占汽車噪聲的比例高達(dá)80％。針對(duì)輪胎噪聲問(wèn)題，歐盟出臺(tái)了2009/1222/EC輪胎標(biāo)簽法規(guī)，規(guī)定各種型號(hào)輪胎的具體噪聲限值，這是我國(guó)輪胎出口業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而要解決技術(shù)性貿(mào)易壁壘，就必須克服技術(shù)瓶頸。泵氣噪聲是輪胎噪聲的主要貢獻(xiàn)源，而合理的花紋溝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是減少泵氣噪聲的有效方法，越來(lái)越多的研究者意識(shí)到胎面花紋對(duì)輪胎降噪的重要性。目前由于實(shí)驗(yàn)研究泵氣噪聲的難度較大，而有限元仿

2、真技術(shù)則發(fā)展迅速，因此研究復(fù)雜花紋溝空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬方法及其應(yīng)用成為目前學(xué)術(shù)界和工程界的重要課題。
　　本文以輪胎復(fù)雜花紋溝為研究對(duì)象，基于有限元軟件ABAQUS對(duì)帶有復(fù)雜花紋溝的12.00R20載重子午線輪胎進(jìn)行瞬態(tài)滾動(dòng)分析，利用Python編程語(yǔ)言編寫程序處理結(jié)果，得到不同速度工況下花紋溝泵氣過(guò)程胎面體表面下壓量隨時(shí)間的變化曲線，并以此作為空氣動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算的邊界條件；基于ANSYS Workbench仿真平臺(tái)使用大渦模擬和

3、動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，通過(guò)System Coupling模塊進(jìn)行雙向流固耦合模擬，提出了一套復(fù)雜花紋溝空氣動(dòng)力學(xué)仿真方法，通過(guò)仿真分析了復(fù)雜花紋溝的流場(chǎng)特征和渦流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并對(duì)比有無(wú)小溝槽存在時(shí)的流場(chǎng)狀態(tài)；最后基于流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，采用FW-H聲學(xué)計(jì)算法建立噪聲預(yù)測(cè)方法，并利用方法探討花紋溝結(jié)構(gòu)對(duì)泵氣噪聲的影響規(guī)律。
　　通過(guò)本文建立的方法對(duì)復(fù)雜花紋溝進(jìn)行仿真計(jì)算，得到了花紋溝泵氣過(guò)程的流場(chǎng)狀況，分析結(jié)果表明：花紋溝槽出口處流場(chǎng)復(fù)雜，氣體進(jìn)入

4、外部流場(chǎng)后，在出口兩端花紋塊壁面開始形成渦流，渦流在流場(chǎng)中周期性的形成并向外擴(kuò)散，這一過(guò)程引起流場(chǎng)壓力波動(dòng)，是泵氣噪聲產(chǎn)生的重要原因；另一方面，小溝槽起到了分流作用，主溝槽出口流速和外流場(chǎng)渦流強(qiáng)度均比無(wú)小溝槽的復(fù)雜花紋溝小，驗(yàn)證了復(fù)雜花紋溝槽中小溝槽設(shè)計(jì)的合理性。
　　基于流場(chǎng)結(jié)果對(duì)復(fù)雜花紋溝的泵氣噪聲進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析結(jié)果表明：泵氣噪聲屬于高頻噪聲；花紋溝狀態(tài)改變瞬間的聲壓變化最大；小溝槽存在的復(fù)雜花紋溝泵氣噪聲更??；花紋溝的寬度