5．1  基本假设 12

5．2  网格模型的建立 13

5．3  轮胎的热边界条件 13

5．4  定义胶料热物性参数 14

5．5  加载热载荷 15

5．6  FLUENT求解 17

6  结果分析 17

结  论 24

致  谢 25

参考文献 26

 1  绪论

1．1  研究背景及意义

轮胎是车辆行驶必备的组成部分，并唯一与地面接触，和汽车悬架共同支撑着车身载荷，并缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平稳性[1]。随着汽车行驶速度的不断提升，这对轮胎的性能提出了越来越高的要求。轮胎，作为一种结构复杂而复合的橡胶制品，在高速行驶的状态中，由于橡胶材料的滞后变形损失以及与地面的摩擦生热，使轮胎升温，导致材料强度下降，轮胎的使用寿命减少，给用户带来极大的不便，甚至诱发交通事故。

轮胎的升温主要有两个生热来源[2]：轮胎在行驶过程中由于橡胶与地面的非弹性挤压变形而产生的部分弹性能损失转化为热量和轮胎在路面上行驶时，克服与路面的摩擦力所做的功。前者称为滞后生热，后者称为摩擦生热。生热对轮胎会产生以下几方面的危害[3]：(1)温度升高会导致轮胎的拉伸强度和耐磨性能等物理性能下降，甚至产生脱层。(2)温度过高时，胎腔内气体会更易透过气密层，从而使橡胶接触到更多的空气而加速氧化分解，并且胎腔气压就会减小，进而导致轮胎下沉量增大，使其受损状况更加严重。(3)温度过高可能引发轮胎爆破。(4)能量的损失部分转化为热量，生热热越多，意着燃料的化学能并未完全用来作为汽车的推动动力，增加了燃料消耗。源[自[优尔``论`文]网·www.youerw.com/

因此，研究轮胎在滚动行驶过程中的生热机理，建立轮胎的传热模型，分析计算轮胎的温度场分布对进一步改进设计，寻找轮胎散热方法，延长轮胎使用寿命、提高轮胎行驶性能具有重要意义。此外，减少轮胎的生热量意着减少能量损失，从而减少燃料的消耗，有助于可持续发展。

1．2  国内外研究现状

1.2.1  轮胎温度场的试验研究

1.2.2  轮胎温度场的数值模拟

1．3  本文的工作

本文主要使用FLUENT软件，模拟汽车轮胎在稳定行驶状态下温度场分布情况。

具体的工作如下：

a) 熟悉GAMBIT建模和划分网格的功能，使用FLUENT软件分析导热模型。

b) 了解轮胎的组成结构，简化轮胎模型，将轮胎分为七种不同的橡胶胶料和胎圈钢丝。用CAD建立轮胎二维结构模型，并导入GANMBIT绘制网格模型。

c) 了解轮胎生热机理，重点分析滞后生热。查阅相关资料，搜集轮胎各部分胶料的热物性参数和生热率等实验结果。

d) 建立具有对称结构的二维平面的轮胎模型，分析在只有滞后生热，忽略摩擦生热情况下的轮胎温度场的分布，并且验证了轮胎最高温度与车速的直线关系式。

2  轮胎温度场的物理模型论文网

2．1  轮胎的结构组成