基于流固耦合的轮胎花纹滑水性能研究

以205/55 R16型号轮胎为研究对象,基于Abaqus CEL流固耦合方法构建轮胎滑水有限元模型。将模拟得到的轮胎垂直刚度与实验数据进行对比,验证轮胎模型可靠性的前提下,优化欧拉域,更好地捕捉并分析轮胎滑水时水流印迹特征。结合NASA经验公式评估模拟得到的临界滑水速度,验证轮胎滑水模型可靠性,分析不同充气压力和水膜厚度对轮胎临界滑水速度的影响。通过引入V型横向花纹和增加F1 Nose结构优化轮胎花纹结构,验证花纹沟槽子模型优化合理性,对比优化前、后轮胎临界滑水速度和水流压力。结果表明:此优化方法能有效提高轮胎的滑水性能。

机轮动力滑水机理分析

应用动量定理,分别建立机轮在水膜较薄和较厚两种情况下的动力滑水临界速度公式。分析结果表明:在水膜较薄时充气压力决定滑水临界速度;当水膜较厚时充气压力对滑水临界速度已无意义,并讨论了水膜厚度对滑水临界速度的影响。

临界滑水速度的计算研究

利用动量定理,分别计算楔角较小(楔角小于0.4°)和楔角较大两种情况下滑水速度值。以小轿车、中型汽车和载重车为例分析车轮内压、水膜厚度与滑水速度的关系。结果表明:不论楔角较小或者较大,滑水速度与车轮内压成正比;楔角较大且车轮内压一定时,滑水速度与水膜厚度成反比。通过NASA滑水速度方程,对理论计算的滑水速度值进行验证,得出它的可靠性满足要求。

子午线轮胎在水滑路面上的速度分析

介绍了轮胎水滑现象的主要过程,通过仿真轮胎在干、湿路面上的行驶过程,比较了这2种情况下随汽车行驶速度的增大轮胎与地面接触力的变化,并应用动量定理建立动力水滑临界速度公式,得出了轮胎水滑临界速度与充气压力及载荷之1/2次方成正比的关系。

基于临界滑水速度的湿滑路面全域滑水风险量化评价

基于修正LuGre摩擦模型提出临界滑水速度的快速计算方法,以临界滑水速度为滑水风险事件发生的判断指标;基于湿滑路段水膜厚度分布以及车速、轮迹等车辆行驶状况的概率模型,计算滑水风险事件发生的概率,从而对滑水风险进行量化,并根据风险概率将滑水风险划分为5个等级。结果表明:临界滑水速度主要受水膜厚度的影响,与路面的高程特征密切相关;当路面存在车辙、坑槽等表面病害时,病害区域的临界滑水速度显著下降。车辆滑水风险与临界滑水速度分布基本一致,但轮迹带区域的风险相对较高;降雨强度较大时,无病害或低病害路段的低风险区域超过96%,路段整体处于低风险等级,车辙等严重病害处出现大量中高风险区域,导致路段整体风险等级提高。

沥青路面水膜效应及临界滑水速度研究综述

回顾了沥青路面水膜研究的历程,分析了国内外水膜厚度计算成果,对滑水类型和判定标准进行了总结,并基于试验、力学模型建立的方程以及数值模拟和仿真等方面的相关成果对临界滑水速度进行归纳总结并对比分析。

基于“轮胎-VOF”模型的雨天安全行车速度阈值研究

为提升高速公路雨天行车安全性,以交通工程、流体动力学等理论为基础,通过FLUENT软件构建了“移动水坝”作用下的“轮胎-VOF”模型并进行了仿真,确定了不同降雨强度下内侧车道小客车的滑水速度阈值。研究结果表明:当水膜厚度和轮胎花纹厚度不变时,动水压强随车速的增加而增加,且水膜厚度越大增加速度越快,逐渐转为线性关系;当水膜厚度和车速不变时,花纹厚度越深,行车越安全,但当水膜厚度较大时,花纹厚度作用不明显;当轮胎花纹厚度和行车速度不变时,动水压强随水膜厚度增加而增加,且行车速度越大增加就越快,后期逐渐平缓;最终得到不同降雨等级下小客车的速度限速计算控制阈值,为高速公路的安全管理提供指导。

基于“移动水坝”的高速公路雨天行车安全性研究

为了减少雨天交通安全隐患,保障高速公路行车安全,根据雨天高速公路实际行车状态、路面径流特点和车辆水膜相互作用探究雨天安全行车速度。首先,提出"移动水坝"概念,并分析"移动水坝"现象出现的原因和形成机理;依据水力学基本理论探究"移动水坝"现象中水膜厚度和车辆滑水限速值的变化规律;然后,利用Fluent软件仿真车辆对水流的阻挡作用,依据外侧车道大车行车间距的水压力探究连续"移动水坝"形成的条件,并确定外侧车道大车在不同行驶速度下相应的临界车头时距;最后,应用流体力学原理仿真分析车辆行驶速度和水膜厚度与轮胎受到的动水压力之间的关系,确定不同降雨强度下内侧车道小客车的滑水限速值。研究结果表明:雨天在高速公路外侧车道行驶的大车会对路面径流产生阻挡作用,出现"移动水坝"现象;"移动水坝"作用下水膜厚度较正常排水状态下增加,导致内侧车道行驶的小客车滑水限速值降低;设定试验条件下外侧车道大车间距40m时,两车的水坝作用连续,增加大车车头时距可以减弱连续"移动水坝"作用;车辆行驶过程中轮胎受到的动水压力随水膜厚度及行驶速度的增加而增大,小客车在"移动水坝"作用下发生滑水的概率增加,根据轮胎动水压力值和滑水值确定不同降雨强度对应的临界滑水速度,可相应作为雨天高速公路小客车行驶速度限值。