輪胎復(fù)雜花紋溝的空氣動力學(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，輪胎噪聲占汽車噪聲的比例高達(dá)80％。針對輪胎噪聲問題，歐盟出臺了2009/1222/EC輪胎標(biāo)簽法規(guī)，規(guī)定各種型號輪胎的具體噪聲限值，這是我國輪胎出口業(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)計是減少泵氣噪聲的有效方法，越來越多的研究者意識到胎面花紋對輪胎降噪的重要性。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)雜花紋溝為研究對象，基于有限元軟件ABAQUS對帶有復(fù)雜花紋溝的12.00R20載重子午線輪胎進(jìn)行瞬態(tài)滾動分析，利用Python編程語言編寫程序處理結(jié)果，得到不同速度工況下花紋溝泵氣過程胎面體表面下壓量隨時間的變化曲線，并以此作為空氣動力學(xué)仿真計算的邊界條件；基于ANSYS Workbench仿真平臺使用大渦模擬和

3、動網(wǎng)格技術(shù)，通過System Coupling模塊進(jìn)行雙向流固耦合模擬，提出了一套復(fù)雜花紋溝空氣動力學(xué)仿真方法，通過仿真分析了復(fù)雜花紋溝的流場特征和渦流的運(yùn)動規(guī)律，并對比有無小溝槽存在時的流場狀態(tài)；最后基于流場計算結(jié)果，采用FW-H聲學(xué)計算法建立噪聲預(yù)測方法，并利用方法探討花紋溝結(jié)構(gòu)對泵氣噪聲的影響規(guī)律。
　　通過本文建立的方法對復(fù)雜花紋溝進(jìn)行仿真計算，得到了花紋溝泵氣過程的流場狀況，分析結(jié)果表明：花紋溝槽出口處流場復(fù)雜，氣體進(jìn)入

4、外部流場后，在出口兩端花紋塊壁面開始形成渦流，渦流在流場中周期性的形成并向外擴(kuò)散，這一過程引起流場壓力波動，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渦流強(qiáng)度均比無小溝槽的復(fù)雜花紋溝小，驗(yàn)證了復(fù)雜花紋溝槽中小溝槽設(shè)計的合理性。
　　基于流場結(jié)果對復(fù)雜花紋溝的泵氣噪聲進(jìn)行了預(yù)測，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