Das Aquaplaningverhalten von Pkw-Nullkonturreifen wird numerisch untersucht. Um die dreidimensionale Oberfläche des deformierten Reifens darstellen zu können, wurden die Reifen im belasteten Zustand mit einem Laser bis in eine Höhe von 50 mm abgetastet. Da im Anfangsstadium der vorliegenden Untersuchungen kein Modell für eine freie Wasseroberfläche zur Verfügung stand, mußte für den Schwall des wegspritzenden Wassers eine fixe Oberfläche approximiert werden. Die Grundform dieser 'Bugwelle' wurde mittels zweidimensionaler Berechnungen erarbeitet, wobei sich eine Höhe von 50 mm als ausreichend herausstellte. Durch eine Koordinatentransformation, bei der der Ursprung des Koordinatensystems in die Radachse verlegt wird und sich mit Fahrgeschwindigkeit mit dem Rad weiterbewegt, wird das ursprünglich instationäre Problem in ein stationäres übergeführt. Das rotierende Rad erscheint nun ortsfest und das Wasser sowie die Fahrbahn bewegen sich mit Fahrgeschwindigkeit auf den Reifen zu. Mit Hilfe des Strömungsprogramms FIRE wird die vollständig dreidimensionale Simulation der turbulenten Strömungsverhältnisse um den Reifen durchgeführt. Auftriebskraft, Widerstandskraft sowie Auftriebs- und Widerstandsbeiwert werden berechnet. Drei verschiedene Einflüsse wurden getrennt untersucht: der Einfluß der Reifenbreite bei 60 km/h, der Reifenkontur bei 60 km/h und der Einfluß der Reifenverformung bei 30, 60 und 90 km/h Fahrgeschwindigkeit. Bei der Untersuchung ohne Reifenverformung korrelieren die berechneten Auftriebskräfte gut mit den gemessenen Aquaplaninggeschwindigkeiten. Bei der Simulation mit Berücksichtigung der Reifenverformung sind im FE-Modell alle Bauteile des Reifens mit ihrem speziellen mechanischen Verhalten berücksichtigt. Außerdem wird in der Strömungsrechnung zur Beschreibung der Wasseroberfläche ein 'Freie Oberflächen'-Modell verwendet. Die berechneten Druckverteilungen stimmen gut mit gemessenen überein.
Berechnung der dreidimensionalen freien Strömung beim Aquaplaning eines Nullkonturreifens mit Berücksichtigung der Reifenverformung
Calculation of the three-dimensional free-surface flow around a slick tire during hydroplaning including tire deformation
Tagung der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, Reifen, Fahrwerk, Fahrbahn, 1995 ; 153-180
VDI-Berichte ; 1224
1995
28 Seiten, 20 Bilder, 3 Tabellen, 10 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch