部分滑水对路面附着系数的影响

根据能量守恒原理，利用作用在轮胎上的动水压力计算式，通过有限元计算，分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况，得到了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。计算结果表明，如果水膜覆盖在路面上，那么汽车行驶时不可避免地要产生部分滑水现象，轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比，要下降很多。汽车在低速行驶时，水膜厚度对附着系数的影响较大；而在高速行驶时，则速度的影响较大。     

轿车轮胎动力滑水分析

基于弹性流体动力润滑理论, 将轮胎、路表水膜和路面作为一个弹性流体动力润滑系统, 研究了轮胎的动力滑水问题。在轮胎上建立坐标系, 则轮胎是静止的而水膜是运动的, 推导了控制动力滑水的Reynolds方程、水膜厚度方程和变形方程, 采用复合直接迭代求解方法, 并编制了计算程序, 分析了轿车轮胎在沥青路面上行驶的动力滑水。分析结果表明: 随着行驶速度的增大, 能够引起动力滑水的路表水膜厚度不断减小, 当行驶速度为120km.h^-1时, 路表水膜厚度为2mm就会发生动力滑水。     

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明：小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h^-1组合工况下,为115.5 km·h^-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h^-1组合工况下,为99.3 km·h^-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着...     

沥青路面的雨天行车安全性分析

针对沥青路面的路表轮胎行车滑水,提出了行车的临界水膜厚度概念,利用动量定理进行了临界水膜厚度计算公式推导,计算了不同行车速度下的路表临界水膜厚度,经与国外的极限车速计算经验公式对比,验证了其可靠性,并以降雨的路表水膜厚度为依据,分析了以临界水膜厚度作为道路结构设计控制指标的行车安全性,提出了增加安全性的工程技术改善措施．     

基于Fluent软件的雨天潮湿路面滑水现象研究

通过建立纵横向花纹轮胎有限元模型,利用Fluent软件模拟得到不同行驶条件下车轮所受到动水压强大小以及轮胎不同部位水流速度的分布规律.结果表明动水压强产生的高压区域在轮胎的前端,而且当轮胎发生完全滑水时花纹起不到原有排水效果.根据实验结果提出雨天行驶条件下临界滑水车速以及车辆安全行驶的建议.     

湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度数值仿真

采用ABAQUS建立了基于CEL算法的飞机轮胎与积水道面流固耦合分析模型, 推导了轮胎接触面动水压强与道面竖向支撑力表达式, 对比了飞机起飞与着陆过程中的滑行状态, 提出了临界滑水速度的上下限解概念, 校核了轮胎模型静态变形与动态滑水特征, 研究了胎压、胎纹与水膜厚度的影响规律, 分析了轮胎接地面积与动水压强分布。仿真结果表明: 在76.6kN轴载作用下, 轮胎模型接地面积为0.076m2, 轮胎中心竖向变形约为3.27cm, 轮胎临界滑水速度为128.5~222.4km·h^-1, 与NASA轮胎滑水试验数据一致, 验证了仿真模型的合理性和适用性; 在胎压为1 140kPa时, 减速冲击条件下飞机轮胎临界滑水速度为163km·h^-1, 小于加速冲击时的上限226km·h^-1, 轮胎接地面积明显减小, 道面支撑力低于机轮轴载的10%;在450~1 109kPa胎压范围内, 减速冲击时临界滑水速度下限较NASA经验公式计算结果更为保守, 两者相差30⁷0km·h^-1; 轮胎纵向沟槽排水可降低轮胎前缘动水压强峰值, 增大轮胎接地面积, 减速冲击时带纹轮胎临界滑水速度较光滑轮胎提高了26.9%~28.8%, 增幅约为加速冲击时的2倍; 当道面水膜厚度由3mm增加至13mm时, 胎压为1 140kPa的飞机轮胎临界滑水速度上下限分别降低了85km·h^-1和43km·h^-1; 在低胎压、厚水膜与减速冲击条件下, 临界滑水速度下限仅为127km·h^-1, 低于常见飞机进近接地速度205~250km·h^-1, 因此, 滑水事故风险增加。     

基于CFD的轮胎滑水及其性能影响因素分析

轮胎滑水性能对车辆安全性和操控性具有决定性影响,而花纹结构设计参数直接影响着轮胎接地区水流运动进而对轮胎滑水性能也会产生直接影响。但由于滚动轮胎的滑水性能测试条件极为苛刻,且很难捕获到滑水现象发生时水流运动流场特性。为明晰滑水现象发生时的流场特性及花纹结构设计参数对滑水性能的影响,基于计算流体动力学的方法,建立考虑轮胎接地印痕及花纹变形特征的滑水分析模型,掌握了水膜升力、自由液面及沟槽内水流速度等流场分布特征,分析了水膜厚度、水流速度、纵向花纹及横花纹结构设计对滑水性能的影响。结果表明:在水膜厚度较小时,路面水流可顺畅进入接地区花纹沟并被及时排出;水流速度的变化对胎面动水压力有显著影响;纵向花纹沟深度对滑水性能影响显著;改变横向花纹沟水流运动方向、降低胎面动水压力可提升滑水性能。     

道路表面水膜厚度理论计算模型分析

汽车在雨天行驶时,摩擦系数的降低与路表水膜厚度有关,水膜厚度越厚,抗滑性能降低得越多,甚至发生滑水现象.文章建立了基于坡面径流理论的路表水膜厚度的理论模型,推导出基本微分方程,并与英国的经验公式进行对比,能够反映出各因素对水膜厚度的影响.     

高速轮轨水介质接触数值分析方法

将多重网格法引入水介质存在时高速轮轨黏着问题的数值求解中, 研究了轮轨间存在水介质和不考虑轮轨表面粗糙度时, 速度与载荷对水膜厚度的影响。数值分析结果表明: 水膜厚度与轮轨表面粗糙度处于同一等级, 粗糙度的影响不可忽略。基于数值分析结果, 应用部分膜润滑理论研究了考虑表面粗糙度与轮轨间存在水介质时的接触机理, 分析了轮轨黏着系数随速度变化的情况。计算结果表明: 随着速度的提高, 黏着系数急剧降低, 其数值低于0.1。JD-1试验速度在60、90、120km·h^-1时, 黏着系数的试验结果与数值结果吻合较好, 最大相对误差不超过8%, 因此, 利用数值方法可较好地预估黏着系数。     

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度, 提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法, 采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价, 借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验, 从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明: 对于钢渣等吸水性较大集料, 采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%, 更接近集料的实际有效相对密度, 因此, 采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大, 钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升, 当钢渣掺量为70%时, 钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%, 冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大, 当钢渣掺量为70%时, 沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%, 较厚的沥青膜可有效防止水分入侵, 并增大集料表面“结构沥青”含量, 从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为6⁷μm, 由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关, 故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm; 钢渣呈超碱性, 表面多孔隙, 孔隙内部结构复杂, 增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积, 并形成较好的机械咬合力, 提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性, 可显著改善沥青混合料的水稳定性。     

一系纵向定位间隙对磁流变耦合轮对车辆横向动力学性能的影响

为了合理控制车辆轮对定位间隙,提高磁流变耦合轮对车辆在高速时的横向动力学性能,建立该车辆的空间动力学模型,分析了轮对纵向定位间隙对车辆临界速度和曲线通过性能的影响。得出了纵向定位间隙的增大能使磁流变耦合轮对车辆的临界速度急剧下降,轮对横移量和冲角、轮轨横向力和车体横移加速度快速增大;只有在小间隙的条件下,车辆在高速铁路上才具有较高的临界速度和较好的曲线通过性能。     

轮对等效锥度与车辆动态特性关系分析

为了分析轮对等效锥度对车辆动力学性能的影响,采用设计不同等效锥度磨耗型踏面和锥形踏面的方法,通过轮轨接触和车辆动力学计算,分析了等效锥度对车辆临界速度和曲线通过性能的影响.结果表明,车辆临界速度并不严格地与等效锥度平方根成反比,而是存在临界速度较高的小等效锥度区域,太小、太大的等效锥度均会导致临界速度迅速降低.等效锥度随轮对横移的增大而增大有利于提高曲线通过性能,并可缓解轮缘磨耗.因此,在轮对小幅横移时等效锥度可以取较小值,并随轮对横移量的增大而增大,可兼顾车辆临界速度与曲线通过性能的要求.