載重子午線輪胎穩(wěn)態(tài)溫度場及其表面強(qiáng)化換熱的研究.pdf

1、輪胎在實(shí)際使用中,高溫及快速升溫不僅直接影響到輪胎膠料的力學(xué)性能,導(dǎo)致輪胎側(cè)偏剛度、徑向剛度等輪胎外特性參數(shù)的改變,而且溫升會加速橡膠材料的疲勞和老化,縮短輪胎的使用壽命。本文從輪胎生熱、散熱的機(jī)理出發(fā),探尋了使用CFD方法分析輪胎對流換熱的可行性,并將CFD分析結(jié)果用于輪胎溫度場有限元仿真,形成了一套完整的輪胎溫度場分析方法,同時(shí)研究了粗糙元表面結(jié)構(gòu)對于強(qiáng)化輪胎散熱的作用。
　　 以12.00R20全鋼子午線輪胎為研究對象,采

2、用CFD方法分析了靜止及流動空氣域中旋轉(zhuǎn)輪胎和空氣間的對流換熱,結(jié)果表明:隨著輪胎旋轉(zhuǎn)速度、空氣流速的增大,輪胎對流換熱顯著增強(qiáng);在輪胎實(shí)際工作的表面溫度范圍內(nèi),溫度對于輪胎對流換熱基本沒有影響。
　　 利用LFA447型激光擴(kuò)散法導(dǎo)熱儀測量了膠料熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱和導(dǎo)熱系數(shù).隨溫度的變化情況;利用橡膠加工特性分析儀RPA2000測量了膠料損耗因子隨溫度、應(yīng)變的變化情況,通過擬合得到膠料熱物性參數(shù)及動態(tài)力學(xué)參數(shù)隨相關(guān)參數(shù)的變化關(guān)系

3、式。
　　 進(jìn)行了輪胎穩(wěn)態(tài)溫度場分析,分析包括三個(gè)部分:應(yīng)力應(yīng)變有限元分析、溫度場有限元分析、溫度場實(shí)驗(yàn)分析。溫度場有限元分析邊界條件的表征采用CFD分析計(jì)算得出的對流換熱系數(shù),材料動態(tài)力學(xué)性能與溫度的耦合通過制定迭代流程完成求解,經(jīng)對比輪胎內(nèi)部及表面溫度實(shí)驗(yàn)值與仿真值具有良好的一致性。
　　 從強(qiáng)化散熱的機(jī)理出發(fā)對比分析了三種不同形式的粗糙元表面結(jié)構(gòu)對空氣流動和壁面散熱的影響,結(jié)果表明粗糙元表面結(jié)構(gòu)可一定程度上強(qiáng)化流體