一种轮胎温度场分析的对流换热系数的确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102760185102760185B(45)授权公告日2015.02.04(21)申请号201210193633.X王国林等.全钢载重子午线轮胎稳态温度场试验及仿真分析.《橡胶工业》.2009,第56卷(第(22)申请日2012.06.139期),(73)专利权人江苏大学StefanausderWiesche.Heattransfer地址212013江苏省镇江市京口区学府路fromarotatingdiskinaparallelair301号crossflow《.InternationalJournalofThermal(72)发明人王国林梁晨裴紫嵘Sciences》.2007,第46卷(第8期),(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限审查员朱琳玲公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)(56)对比文件CN102218840A,2011.10.19,JP特开2011－257351A,2011.12.22,CN101923589A,2010.12.22,US2009/0308503A1,2009.12.17,何燕等.滚动轮胎表面对流换热系数的研究.《华中科技大学学报（自然科学版）》.2007,第35卷(第11期),权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图5页附图5页(54)发明名称一种轮胎温度场分析的对流换热系数的确定方法(57)摘要本发明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。CN102760185BCN1027685BCN102760185B权利要求书1/1页1.一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k-ω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采用公式来计算获得，其中Tw为轮胎表面温度，Tf为空气环境温度，q为轮胎表面热流密度。2.根据权利要求1所述的一种轮胎温度场分析的对流换热系数的确定方法，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大小为x方向：-4R～+4R，y方向-3B～+3B，z方向-3R～+3R；轮胎表面空气7mm厚度内采用六面体网格，其他区域采用4面体网格划分，计算域网格数量为952648个单元，其中：R为轮胎半径，B为轮胎断面宽。2CN102760185B说明书1/4页一种轮胎温度场分析的对流换热系数的确定方法技术领域[0001]本发明涉及一种轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法。背景技术[0002]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。[0003]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