轮胎花纹凹坑非光滑表面对抗滑水性能的影响分析

doi:10.16731/j.cnki.1671-3133.2019.01.005

现代制造工程 ›› 2019, Vol. 460 ›› Issue (1): 23-31.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2019.01.005

轮胎花纹凹坑非光滑表面对抗滑水性能的影响分析

陈磊, 周海超, 潘公宇

江苏大学汽车与交通工程学院,镇江 212013

收稿日期:2017-04-18 出版日期:2019-01-20 发布日期:2019-02-15
作者简介:陈磊,硕士研究生,主要从事车辆NVH控制技术研究。周海超,博士,副教授,主要从事子午线轮胎结构设计及性能模拟分析。潘公宇,教授,主要从事车辆系统动力学、车辆NVH技术和车辆操纵稳定性研究。E-mail: js_chenlei@126.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51605198);江苏省青年科学基金项目(SKB2016052722);中国博士后科学基金项目(2015M571681);江苏省“六大人才高峰”项目(JXQC-011);江苏大学第十五批大学生科研立项资助项目(15A274)

Influence analysis of bionic pit non-smooth surface pattern on tire hydroplaning performance

Chen Lei, Zhou Haichao, Pan Gongyu

School of Automotive and Traffic Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,Jiangsu,China

Received:2017-04-18 Online:2019-01-20 Published:2019-02-15

摘要/Abstract

摘要： 以205/55R16轿车轮胎为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)的方法对轮胎抗滑水性能进行数值模拟,通过将滑水速度仿真值与滑水经验公式计算值进行对比,验证了滑水分析方法的有效性。为提升轮胎的抗滑水性能,借鉴仿生非光滑减阻理论,在花纹沟槽两侧壁布置矩形排布的凹坑非光滑结构,采用响应面分析方法对凹坑的顶部圆直径、凹坑深度、顺流向凹坑间距和展向凹坑间距4个参数进行寻优,并从流场变化角度揭示了凹坑结构减阻机理。在此基础上,将减阻最优的凹坑结构引入到整胎滑水分析模型中,通过与光滑壁面花纹轮胎抗滑水性能的对比发现,凹坑非光滑表面花纹轮胎可通过降低胎面动水压力实现轮胎抗滑水性能的提升。

关键词: 凹坑非光滑结构, 轮胎滑水, 计算流体动力学, 响应面分析, 数值模拟

Abstract: Taking the 205/55R16 tires as the research object,using Computational Fluid Dynamic(CFD) method to simulate the tire hydroplaning performance,the effectiveness of the hydroplaning model is verified by comparing the simulated value of hydroplaning velocity with the predicted value of National Aeronautics and Space Administration (NASA) hydroplaning equation.In order to improve the tire hydroplaning performance,learning from the theory of bionic non-smooth drag reduction,the pit non-smooth structure with rectangular mode is arranged on both side of the groove.The method of response surface analysis is used to optimize the four parameters which are pit top circle diameter,pit depth,downstream pit distance and spanwise pit distance.The mechanism of drag reduction is revealed from the point of view of flow field.Based on the above study,the optimal dimple structure is introduced into the whole tire hydroplaning analysis model.Compared with the hydroplaning performance of smooth wall tires,the results show that pit non-smooth could improve the tire hydroplaning performance by reducing the tread hydrodynamic pressure.

Key words: pit non-smooth structure, tire hydroplaning, CFD, response surface analysis, numerical simulation

中图分类号:

U463

陈磊, 周海超, 潘公宇. 轮胎花纹凹坑非光滑表面对抗滑水性能的影响分析[J]. 现代制造工程, 2019, 460(1): 23-31.

Chen Lei, Zhou Haichao, Pan Gongyu. Influence analysis of bionic pit non-smooth surface pattern on tire hydroplaning performance[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2019, 460(1): 23-31.

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Influence analysis of bionic pit non-smooth surface pattern on tire hydroplaning performance

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