Numerical and experimental methodologies for understanding and predicting the hydroplaning phenomenon of tires by numerical coupled SPH-Finite Elements simulations and PIV measurements
Méthodologies numériques et expérimentales pour la compréhension et la prédiction du phénomène d'hydroplanage des pneumatiques par simulations numériques couplées SPH-Eléments Finis et mesures PIV
Résumé
The wet grip performance of tires is an essential criterion affecting the safety of passengers. In this situation, the tire/ground contact becomes more complex to understand and model, involving non-trivial physical mechanisms such as fluid-structure coupling and turbulent flows. In the vision of improving our understanding of tires’ hydroplaning, this thesis aims to set up a comparison strategy between the SPH-Finite Elements coupled numerical simulations and the r-PIV testresults. Indeed, the SPH method has many advantages due to its Lagrangian and meshless nature to model the fluid part. Moreover, its coupling with the finite element method is relatively easy. In addition, the r-PIV was recently introduced for experimental investigations of a tire rolling over a water puddle. This new approach performed effectively as a powerfultool for validating numerical simulations based on local comparisons of the water circulation for a given tire tread. Finally, numerical simulations also evaluate r-PIV thanks to a 3D vision of the phenomenon and access to data that are still inaccessible experimentally
L’adhérence mouillée des pneumatiques est une performance essentielle touchant à la sécurité des passagers. Dans cettesituation, le contact pneu/sol devient plus complexe à comprendre et modéliser, faisant intervenir des mécanismes physiques non triviaux tels que le couplage fluide-structure et les écoulements turbulents. Dans le but d’améliorer la compréhension de l’hydroplanage des pneumatiques, la présente thèse vise à mettre en place un plan de comparaisonentre les simulations numériques couplées SPH- Éléments finis et les résultats de tests r-PIV. En effet, la méthode SPH présente de nombreux avantages de par sa nature Lagrangienne et sans maillage pour modéliser le domaine fluide. De plus, son couplage avec la méthode des Éléments finis est relativement aisé. Par ailleurs, sur le plan expérimental, la r-PIV a été introduite récemment pour étudier le roulage d’un pneumatique sur une flaque d’eau. Cette nouvelle approche constitue un puissant outil pour valider les simulations numériques sur la base de comparaisons locales de la circulation de l’eau pour une sculpture donnée. Enfin, les simulations numériques constituent également un moyen d’évaluation de la r-PIV grâce à une vision 3D du phénomène et à l’accès à des données encore inaccessibles expérimentalement.
Origine : Version validée par le jury (STAR)