Modellering och simulering av temperaturförändring i personbilsdäck under körning

Sammanfattning: Transporten av personer och varor har alltid varit och kommer alltid vara ett starkt behov för samhället och människor. Farkoster ändrar människors livsstil och är en av de stora branscher som starkt driver ett samhälle framåt. Personbilar utgör ca 77 % av all transport som sker i Sverige och därför är utvecklingen av personbilar väldigt viktig med avseende på säkerhet, bekvämlighet samt effektivitet. Bildäck är avgörande för säkra, effektiva och bekväma transporter och bilens manövrerbarhet är starkt beroende av däckets grepp. Då däckets temperatur avgör dess egenskaper, såsom grepp, är det relevant att studera detta. Syftet med detta projekt är att få en större förståelse för hur temperaturen förändras i ett bildäck under körning samt att även få en bra bild av vilka bidrag samt parametrar som avgör temperaturändringen. En matematisk modell skapas baserad på fysikens fundamentala lagar. Modellen innefattar att ett bildäck betraktas som ett system där energiflödet därigenom simuleras samt hur däcktemperaturen ändras med avseende på energiflödet. Konvektion, konduktion och rullmotstånd är de tre faktorer som påverkar systemets värmetillstånd till största grad. Bidragen från konvektion, konduktion samt rullmotstånd beräknas separat och kan simuleras för att få en uppskattning av däckets temperatur. Då däcket endast påverkas av konvektion konvergerar dess temperatur mot luftens temperatur. Om däcket endast påverkas av konduktion konvergerar dess temperatur mot vägbanans temperatur. Om bidraget från endast rullmotståndet betraktas så ökar däckets temperatur linjärt mot oändligheten. Det är först när samtliga bidrag kombineras som kylning sker och däcktemperaturen når lägre temperaturer. Som avslutning gjordes en parameterstudie där ingående variabler såsom omgivningstemperaturer, bilens hastighet, däckets inre tryck, rullmotståndskoefficienten, däckets dimensioner samt lasten som däcket bär varierades. Detta för att studera hur ökning samt minskning av dessa parametrar påverkar däcktemperaturen samt för att redovisa förhållandet mellan parametrarna och sluttemperaturen. Följande slutsatser drogs; att sluttemperaturen ökar ju högre last däcket bär på, att sluttemperaturen ökar då bilens hastighet ökar, att sluttemperaturen minskar med större dimensioner, att sluttemperaturen ökar med ökande däcktryck, att sluttemperaturen ökar med högre rullmotståndskoefficient samt att sluttemperaturen ökar med ökande initialtemperatur och sluttemperaturen ökar med ökande omgivningstemperaturer.