本发明专利技术涉及一种轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法，其特征在于，利用CFD方法计算轮胎周围空气的流动及其与轮胎间的传热从而确定轮胎表面对流换热系数。具体包括如下步骤：（1）划分轮胎及空气计算域网格；（2）确定湍流模型及流场计算方法；（3）确定CFD分析边界条件；（4）进行数值计算并根据计算结果确定对流换热系数。本发明专利技术给出一种更精确地确定轮胎表面对流换热系数的方法，从而更有利于准确地预测轮胎温度场。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法。
技术介绍
轮胎在实际使用中，高温及快速升温不仅引起轮胎材料本身强度下降、橡胶材料的老化加速，而且导致橡胶与帘线间粘合强度下降，是引起轮胎疲劳破坏和爆胎的主要因素，因此分析并预测轮胎温度对轮胎研发具有重要的作用。近年来，随着计算机的迅速发展，使用数值方法分析轮胎温度场得到广泛的发展。轮胎温度场模拟计算时，轮胎对流换热系数的确定是温度场模拟的关键。目前广泛采用的方法大体上有三种(1)利用相似原理实验拟合对流换热系数的经验公式。如华中科技大学何燕进行轮胎温度场仿真分析时采用热质比拟的原理，对旋转圆盘的对流换热规律进行了研究，并运用相似原理将对流换热实验结果运用于轮胎温度场有限元分析上；(2)根据 实验测得轮胎表面温度后反演对流换热系数法。如中国科学技术大学王晓军以及江苏大学董大鹏在使用经验公式获得轮胎对流换热系数的基础上，以实验获得的胎侧温度分布作为参照值来反演不同区域的对流系数数值，然后用于轮胎温度场分析；(3)直接通过实验测出轮胎表面温度及热流密度从而确定对流换热系数。如美国宇航局格林研究中心传感器与电子部门设计出一种小型可变形传感器，可直接安装于轮胎内外表面，测量其表面温度及瞬时热流密度，从而实现了轮胎内外表面对流换热系数的直接测量。这些方法均依赖轮胎温度实验数据，且大多都只针对某一型号轮胎，造成这些方法泛化能力不强。因此，专利技术一种通用且泛化能力强的轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种通用且泛化能力强的轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法，其特征在于利用CFD (计算流体力学)方法分析轮胎空气耦合传热从而确定轮胎表面对流换热系数。一种计算轮胎对流换热系数的方法，所述方法包括如下步骤 (1)计算域的确定 建立通用充气状态的轮胎轮辋一体的3D网格，并将其置于长方体空气域中；轮胎模型周围的空气域尺寸不少于轮胎半径尺寸的8倍，对于空气域的网格划分时，轮胎和轮辋表面厚度7_以上的区域采用六面体边界层网格，其余空气域采用四面体网格； (2)确定湍流模型及流场计算方法 本专利技术采用计算流体力学中的有限体积法来分析轮胎周围空气的流动及其与轮胎间的传热，进而计算轮胎表面对流换热系数，轮胎周围空气的流动状态采用标准'- J湍流模型模拟，并通过壁面函数法计算近轮胎表面区域空气的流动与传热；压力、速度与温度的耦合求解采用SMPLE算法； (3)边界条件的设置边界条件设置如下模拟轮胎转鼓试验时，长方体空气域的上壁面、下壁面、左壁面和右壁面施加无滑移的壁面边界条件，温度为环境温度；前壁面和后壁面施加相对压力为OMPa，温度为环境温度的壁面边界条件；轮胎及轮辋表面施加绕轮胎中心轴旋转的壁面边界条件，温度按工况取不同值，温度区间覆盖轮胎实际运行过程中胎面的温度范围；模拟轮胎实际运行时，在入口施加流动进口边界条件，入口温度为环境温度；在出口施加流动出口边界条件，出口表面压力为一个大气压；其余计算域外边界面施加无滑移壁面边界条件，温度为环境温度；轮胎及轮辋表面边界条件设置和模拟轮胎转鼓试验相同；(4)基于已确定的计算域、湍流模型、CFD分析方法及边界条件，进行CFD计算，确定轮胎的表面温度和表面热流密度；轮胎表面对流换热系数h可以采用公式权利要求1.，包括如下步骤 A计算域的确定 建立通用充气状态的轮胎轮辋一体化3D网格，并将其置于长方体空气域中； B确定湍流模型及流场计算方法 本专利技术采用计算流体力学中的有限体积法来分析轮胎周围空气的流动及其与轮胎间的传热，进而计算轮胎表面对流换热系数，轮胎周围空气的流动状态采用标准湍流模型模拟，并通过壁面函数法计算近轮胎表面区域空气的流动与传热；压力、速度与温度的耦合求解采用SMPLE算法； C边界条件的设置 边界条件设置如下模拟轮胎转鼓试验时，长方体空气域的上壁面、下壁面、左壁面和右壁面施加无滑移的壁面边界条件，温度为环境温度；前壁面和后壁面施加相对压力为OMPa，温度为环境温度的壁面边界条件；轮胎及轮辋表面施加绕轮胎中心轴旋转的壁面边界条件，温度按工况取不同值，温度区间覆盖轮胎实际运行过程中胎面的温度范围；模拟轮胎实际运行时，在入口施加流动进口边界条件，入口温度为环境温度；在出口施加流动出口边界条件，出口表面压力为一个大气压；其余计算域外边界面施加无滑移壁面边界条件，温度为环境温度；轮胎及轮辋表面边界条件设置和模拟轮胎转鼓试验相同； D基于已确定的计算域、湍流模型、CFD分析方法及边界条件，进行CFD计算，确定轮胎的表面温度和表面热流密度；轮胎表面对流换热系数h可以采用公式h. = q 来计K1W 丄/、算获得，其中'力轮胎表面温度，G为空气环境温度/力轮胎表面热流密度。2.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述步骤A中的轮胎轮辋一体化3D网格模型的周围空气域尺寸不少于轮胎半径尺寸的8倍，对于空气域的网格划分时，轮胎和轮辋表面厚度7_以上的区域采用六面体边界层网格，其余空气域采用四面体网格。全文摘要本专利技术涉及一种轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法，其特征在于，利用CFD方法计算轮胎周围空气的流动及其与轮胎间的传热从而确定轮胎表面对流换热系数。具体包括如下步骤(1)划分轮胎及空气计算域网格；(2)确定湍流模型及流场计算方法；(3)确定CFD分析边界条件；(4)进行数值计算并根据计算结果确定对流换热系数。本专利技术给出一种更精确地确定轮胎表面对流换热系数的方法，从而更有利于准确地预测轮胎温度场。文档编号G06F17/50GK102760185SQ20121019363公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月13日 优先权日2012年6月13日专利技术者梁晨, 王国林, 裴紫嵘 申请人:江苏大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轮胎温度场分析的对流换热系数的确定方法，包括如下步骤：A计算域的确定建立通用充气状态的轮胎轮辋一体化3D网格，并将其置于长方体空气域中;B确定湍流模型及流场计算方法本专利技术采用计算流体力学中的有限体积法来分析轮胎周围空气的流动及其与轮胎间的传热，进而计算轮胎表面对流换热系数，轮胎周围空气的流动状态采用标准？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？湍流模型模拟，并通过壁面函数法计算近轮胎表面区域空气的流动与传热；压力、速度与温度的耦合求解采用SIMPLE算法；C边界条件的设置？？？？？边界条件设置如下：模拟轮胎转鼓试验时，长方体空气域的上壁面、下壁面、左壁面和右壁面施加无滑移的壁面边界条件，温度为环境温度；前壁面和后壁面施加相对压力为0MPa，温度为环境温度的壁面边界条件；轮胎及轮辋表面施加绕轮胎中心轴旋转的壁面边界条件，温度按工况取不同值，温度区间覆盖轮胎实际运行过程中胎面的温度范围；模拟轮胎实际运行时，在入口施加流动进口边界条件，入口温度为环境温度；在出口施加流动出口边界条件，出口表面压力为一个大气压；其余计算域外边界面施加无滑移壁面边界条件，温度为环境温度；轮胎及轮辋表面边界条件设置和模拟轮胎转鼓试验相同;D基于已确定的计算域、湍流模型、CFD分析方法及边界条件，进行CFD计算，确定轮胎的表面温度和表面热流密度；轮胎表面对流换热系数h可以采用公式来计算获得，其中为轮胎表面温度，？为空气环境温度，为轮胎表面热流密度。585377dest_path_image001.jpg,964537dest_path_image002.jpg,266205dest_path_image003.jpg,689097dest_path_image004.jpg,76216dest_path_image005.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王国林，梁晨，裴紫嵘，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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