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仿生凹坑形减阻结构及其对轮胎抗滑水性能影响研究
| 论文题名： | 仿生凹坑形减阻结构及其对轮胎抗滑水性能影响研究 |
| 关键词： | 轮胎结构;凹坑形结构;数值模拟;减阻结构;抗滑水性能 |
| 摘要： | 轮胎作为汽车与地面接触的唯一部件，提供了汽车行驶所必须的牵引力、制动力、侧向力以及振动吸收等，其性能对汽车具有重要影响。汽车在积水路面行驶时，一旦轮胎与地面之间的积水无法及时排除，轮胎与路面间产生的动水压力将使二者逐渐脱离接触，出现轮胎滑水现象，严重威胁行车安全。 由于轮胎性能间的不相容性，在提升某一性能时往往会造成其他性能的降低。为此，论文总结分析了国内外轮胎滑水及仿生非光滑结构减阻的研究现状，将仿生凹坑形非光滑结构引入到轮胎花纹设计中，以期利用仿生减阻方法，通过提升花纹沟排水能力提升轮胎抗滑水性能，突破目前存在的技术瓶颈。 利用Fluent软件建立了轮胎滑水的CFD（计算流体力学）分析模型，采用VOF二相流模型对轮胎滑水进行数值模拟，分析了水流运动及胎面动水压力变化规律，并预测了轮胎的临界滑水速度。进而将仿生凹坑形非光滑结构布置于轮胎纵向花纹沟底部，并对其减阻特性进行数值分析。 为了寻求一种最优的仿生凹坑结构及分布形式，通过正交试验法设计了“一”字形分布（矩形分布）与“人”字形分布的试验方案，运用统计分析的方法对减阻效果进行分析，结果表明，人字形分布具有更优的减阻效果，进而获得了人字形分布的最优参数组合。 在优选凹坑结构参数模型基础上，借鉴流线型（水滴形）结构能够减小压差阻力的思想，将原始圆形凹坑设计咸水滴形凹坑结构，并对其进行减阻性能分析。结果表明，水滴形凹坑能够显著降低凹坑表面所受到的压差阻力，并且使粘性摩擦阻力也得到部分降低。将这种水滴形凹坑结构布置于轮胎沟槽底部，能够降低轮胎在水膜上行驶时所受到的胎面动水压力，提高花纹沟排水量和轮胎临界滑水速度。 |
| 作者： | 薛开鑫 |
| 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： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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