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轮胎花纹泵浦噪声分析方法及低噪声花纹设计
| 论文题名： | 轮胎花纹泵浦噪声分析方法及低噪声花纹设计 |
| 关键词： | 汽车轮胎;花纹特征;优化设计;泵浦噪声;评价指标 |
| 摘要： | 当车速超过70km/h时，轮胎花纹噪声成为车辆重要的噪声源之一。在乘用车子午线轮胎噪声中，花纹噪声为其重要的组成部分，而轮胎花纹噪声主要由于滚动轮胎花纹沟内部气流的泵浦效应产生，故也被称为泵浦噪声。泵浦噪声的强度直接与花纹沟槽在通过接地区域时花纹沟槽变形有关，花纹沟的形状和尺寸是影响泵浦噪声的主要因素。近年来，欧盟轮胎标签法以及我国出台的《绿色轮胎技术规范》均对轮胎噪声性能提出了明确的要求。因此，开展泵浦噪声的发声机理、提出有效预测泵浦噪声的方法以及研究降低花纹泵浦噪声的设计方法，对于设计低噪声轮胎具有显著的意义。 本文通过分析乘用车子午线轮胎花纹接地区变形特点，提出花纹泵浦噪声的分析及评价方法，并以此评价方法为基础开展低噪声轮胎花纹设计。以某公司生产的205/50R16子午线轮胎AU01花纹结构为研究对象，建立了具有复杂花纹的轮胎有限元模型，利用Abaqus有限元软件进行瞬态滚动分析，得到花纹沟体积变化信息;通过试验测试了轮胎接地区分布压力及不同位置花纹沟底下沉量，并与仿真结果对比分析具有较好的一致性，验证了仿真模型的有效性。 依据接地区轮胎花纹特征，建立了花纹沟槽CFD分析模型，通过应用动网格技术(UDF)把花纹沟槽变形特征信息施加在花纹沟CFD模型上，重现滚动轮胎花纹沟槽体积变化特性。计算包含定常和非定常计算两部分，定常计算Realizablek-ω模型求解，并将其作为非定常计算的初始流场;非定常计算采用大涡模拟(LES)方法，结合Lighthill声学类比理论，求解FW-H方程预测花纹沟槽的泵浦噪声，并通过与试验对比检验泵浦噪声预测方法的有效性。 分析了轮胎使用因素对花纹泵浦噪声的影响;结果表明，载荷和速度的增加会加剧花纹泵浦噪声，轮胎气压增加会抑制花纹泵浦噪声。在此基础之上提出了花纹沟体积变形速率对轮胎花纹泵浦噪声进行评价的方法。 为了提高轮胎的噪声性能，依据对花纹泵浦噪声研究分析所得出的结论，本文对轮胎花纹进行了再设计。设置了三种有效降低花纹泵浦噪声的新方案，分别是花纹沟加强筋设计、减小胎肩处横向花纹沟角度及渐宽度横向花纹沟槽;通过泵浦噪声性能分析，所提出的方案有效地降低空气流体对花纹沟壁面的冲击，减小花纹沟壁面上动态压力，可以提高轮胎花纹泵浦噪声性能。 |
| 作者： | 沈飞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王国林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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