基于FSI方法的轮胎横向花纹沟泵吸噪声研究

摘要

随着汽车的保有量不断增多,汽车噪声逐渐成为了城市的主要噪声源。汽车噪声源主要包括动力系统、传动系统和轮胎/路面等三个部分。研究表明,当乘用车速度达到40km/h,商用车速度超过70km/h以上时,轮胎噪声开始突显出来并成为车辆噪声的主要噪声源。轮胎噪声主要有轮胎振动噪声和花纹沟泵吸噪声两部分组成,而国内外对轮胎振动噪声的研究比较充分,随着各国对汽车噪声的限制越来越严格,轮胎花纹沟泵吸噪声越来越受到重视,逐渐成为研究的热点。
　　 本研究旨在探索花纹沟泵吸噪声仿真分析的有效方法。建立单个横向花纹沟-空气的耦合模型,对花纹沟表面施加从轮胎滚动模型中提取的花纹沟位移来模拟轮胎的滚动状态,利用FSI(Fluid-Structure Interaction)方法模拟花纹沟泵吸现象,然后通过流场压力信息进行气动噪声分析。对比分析了花纹沟长度、宽度、深度几何因素以及速度、气压、载荷、胎面胶料、摩擦系数等轮胎使用因素对花纹沟泵吸噪声的影响;并通过改变花纹沟槽截面形状、在花纹沟旁添加HQ(Herschel Quincke)管、添加赫姆霍兹共振器、以及添加非光滑结构改变花纹沟壁的光滑度进行了降噪探索研究。
　　 研究表明,泵吸噪声随着花纹沟长度的增大而减小;随着花纹沟宽度的增大而增大;随着花纹沟深度的增大,泵吸噪声也增大;花纹沟泵吸噪声整体上随着速度的增大而增大;改变气压可使花纹沟噪声声压峰值增大:花纹沟峰值噪声随着载荷的增大而增大;花纹沟泵吸噪声随着胶料硬度的增大而减小;而摩擦系数的变化对花纹沟噪声基本无影响。通过改变花纹沟槽截面形状、在花纹沟旁添加HQ管、添加赫姆霍兹共振器、以及添加非光滑结构改变花纹沟壁的光滑度等降噪方法,可达到降低花纹沟噪声效果。