Учет влияния автомобильных шин помогает снизить расход топлива

Решение аэродинамических задач в автомобилестроении

Многие владельцы автомобилей вырабатывают тесуную эмоциональную связь со своими машинами. Ведь автомобили – это не только средство передвижения, но и еще и источник приятных эмоций. Без сомнения, они облегчают жизнь и скрашивают будни. Но что же делает езду на автомобиле таким приятным занятием? Удобный, комфортный салон? А может быть, ходовые качества и управляемость? И то и другое, но не только: шины являются важным фактором влияющим как на комфорт езды, так и на расход топлива.

Цены на топливо постоянно растут, а контроль выбросов CO2 становится все более строгим. В 2015 году допустимым пределом для транспортного средства было 135 граммов CO2 на километр. Новые нормы подразумевают снижение этого значения к 2020 году до 95 граммов на километр. Программные решения SIMULIA помогут достичь улучшения эксплуатационных параметров автомобиля и экономии топлива за счет реалистичного прогноза поведения шин.

 

 

Одним из самых значимых факторов, влияющих на экономию топлива автомобилем, является лобовое (или аэродинамическое) сопротивление. Чем оно выше, тем больше расход топлива, а для электромобилей — ниже дальность пробега без подзарядки.

Лобовое сопротивление характеризует взаимодействие движущегося транспортного средства со встречным потоком воздуха. На сопротивление влияют прежде всего три параметра автомобиля: форма, размер и скорость. Все компоненты транспортного средства, в том числе колеса и шины, вносят свой вклад в общее сопротивление.

На колеса вместе с шинами может приходиться до 25% от общего лобового сопротивления. Шины с лучшими аэродинамическими свойствами обеспечивают не только меньший расход топлива, но и быстрый разгон, большую максимальную скорость и увеличенную дальность пробега. Поэтому учет аэродинамических аспектов при разработке может выделить продукт за счет выгодно характеризующих его характеристик наравне с конструктивной жесткостью, сопротивлением качению и долговечностью.

Бренд SIMULIA предлагает следующую методологию создания шин с улучшенной аэродинамикой:

  • С помощью инструментов имитационного моделирования формируется шина с проработанными канавками вместо детально проработанного протектора шины и реалистичным структурными свойствами в деформированном состоянии – это результат расчета пятна контакта с нагрузкой от автомобиля.
  • Затем, используя готоввые шаблоны, шина виртуально испытывается на целевой скорости (100 км/ч) и строится график зависимости лобового сопротивления от положения вдоль длины автомобиля. Использование специализированных шаблонов в рамках данного решения сокращает время подготовки расчета до нескольких минут. Результаты данного расчета соответствует международными правилами испытания на выбросы диоксида углерода (WLTP).
  • Описанная методология содержит упрощенную конструкцию шины. Насколько важно использование детально проработанным рисунком шины очень важен, в чем Вы можете убедиться, сравнив результаты расчетов сопротивления упрощенной и детально проработанной шины.

 

 

  • Как видно из графика, применение в расчете упрощенной шины, которая, кстати, хотя и проходит по критериям WLTP, приводит к заниженному прогнозу по аэродинамическому сопротивлению по сравнению с реалистичному, полученному с детально проработанной шиной.
  • Созданная модель шины параметризирована. Это позволяет варьировать протектор в CATIA и рассчитывать аэродинамическое сопротивление для различных конфигураций рисунков шины.
  • Одним лишь изменением протектора и глубины канавок аэродинамическое сопротивление на шинах может быть уменьшено на 2%, что повышает топливную экономичность автомобиля.

 

 

Кроме того, учет детально замоделированного протектора поможет производителям шин создать надежный дизайн изделия и добиться конкурентного преимущества своих продуктов в виде экономии топлива.

Решения бренда SIMULIA основанные на передовых технологиях PowerFLOW в вычислительной гидро- и газодинамике дарят конструкторам возможность уже на ранних стадиях с высокой достоверностью рассчитать аэродинамическое сопротивление шин и выполнить расчет не для одной шины в сочетании с одним и тем же транспортным средством, а выполнить целый ряд расчетов с шинами в различных конфигурациях. Кроме того, функционал подбора рисунка протектора поможет производителям шин и в оценке других параметров шин, таких как скорость аквапланирования. Поэтому данное решение поможет не только производителям шин при конструировании, но и поможет конструкторам в автомобилестроении выбрать подходящие шины для своих разработок.

Вот так высокотехнологичные решения бренда SIMULIUA конвертируются в заботу о Ваших расходах при вождении и об окружающей среде!