油燃而「升」？轮胎上下功夫，提高燃油经济性

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轮胎与「移动城堡」

和世界上许多人一样，我对自己的汽车感到非常自豪。我的第一辆车，是一件我极为珍贵的财产，为我的生活增添许多便利。无论是每天上下班、家庭度假，还是偶尔漫无目的地驾车，我的汽车伴随着我走过人生的风风雨雨。但是，是什么让车辆行驶的呢？是豪华的驾驶舱吗？是行驶和操纵系统？这些都非常重要，但请不要忘记，轮胎也是一个非常重要的零件，以保持我的汽车在我的生命旅程中继续前行。

油燃而不「升」

世界各地的燃油价格日益上涨，国际上对二氧化碳排放的规定也越来越严格。在2015年，每公里排放二氧化碳要求小于135克。到2020年，每公里排放二氧化碳要求小于95克。因此，汽车制造商在提高汽车性能的同时，也需要提高燃油经济性。对此，达索系统SIMULIA可以提供成熟的解决方案！

气动阻力是影响汽车燃油经济性的最大因素之一。阻力越大，汽车的燃油经济性或续航里程就越低。什么是气动阻力？为什么在产品设计早期阶段，研究气动阻力如此重要？

气动阻力是车辆行驶时的空气阻力。气动阻力主要由车辆造型、尺寸和速度三个参数决定。车辆的每个部件，包括车轮和轮胎，都对总体气动阻力有贡献。

既然轮胎起着如此重要的作用，我们为什么常常忽视它们呢？大家知道吗？车轮对汽车总体气动阻力有25%的贡献。拥有更好气动特性的轮胎不仅会消耗更少的燃料，而且还将具有更强的加速能力，更高的行驶速度以及更远的行驶里程。尽管具有以上这些优点，但目前为止，在设计轮胎时，轮胎设计人员主要考虑的是提升结构刚度、滚动阻力和耐久性能，而在气动方面没有太多的研发投入。

优秀轮胎的前世今生

现在，让我们一起来看看如何设计具有良好气动特性的轮胎：

首先，从花纹轮胎的可变形位置开始–使用我们的仿真工具，执行足印分析获得的输出。获得在汽车重力作用下，轮胎受压变形后的真实形状。

然后，基于定制的模板，以100公里/小时的速度模拟花纹轮胎，并绘制汽车相关位置的表面阻力。基于定制的模板，可以将模型设置从几小时缩短到几分钟。采用以上流程，我们可以计算阻力，然后根据WLTP法规，评估车辆是否满足二氧化碳排放要求。

但是，在执行上述分析时，需要注意的是，由于建模时简化胎面花纹细节，引起的阻力计算偏差。在SIMULIA解决方案中，模拟轮胎胎面时，能成功捕捉胎面花纹的所有细节。

从上图中，我们可以看到，相比实际胎面，符合WLTP规定的花纹轮胎，气动阻力是被低估的。

我们创建的轮胎模型是一个参数化模型。因此，在CATIA中，可以快速更改胎面花纹，并SIMULIA软件中进行模拟。通过改变胎面高度和胎面宽度，可以更新胎面花纹，从而计算不同胎面花纹配置轮胎的阻力。

通过观察，可以得到这样的结果：改变胎面高度和宽度，轮胎上的阻力就可以减少2%，从而提高汽车的燃油经济性。

基于真实胎面花纹的仿真解决方案，为轮胎制造商提供强大的信心，使其能够设计出坚固耐用、燃油经济性高的轮胎。

总的来说，在早期设计阶段，基于SIMULIA的计算流体动力学技术，可以精确预测轮胎阻力。研究对于同一车辆，配置不同轮胎构型的气动阻力。此外，通过改变轮胎的花纹，可以改善轮胎的性能。该解决方案不仅可以帮助轮胎制造商，同样可以帮助汽车制造商找到最适合和最有效的汽车轮胎型号。

因此，请坐下来，尽情享受旅程吧！

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来源：达索系统