开式非充气轮胎是一种新型轮胎,具有耐磨、防爆、弹性好、滚动阻力小等优点。轮胎高速行驶时,由于开式轮腔结构,使得轮胎腔体附近的湍流运动剧烈,不仅影响轮胎的气动特性,而且产生强烈的噪声。本文对开式非充气轮胎的气动特性和气动噪声进行了研究,为其减阻降噪控制提供了理论基础。本文建立了开式非充气轮胎的有限元模型以及外流场。根据CFD流体动力学方法,利用Fluent软件分别对轮胎的气动特性和气动噪声进行了稳态仿真(Realizable k-ε湍流模型)和瞬态仿真(LES大涡模型)。本文探究了开式非充气轮胎结构对其气动特性和气动噪声的影响,并利用Ffowcs Williams-Hawkings方程监测了轮胎的远场气动噪声。使用ABAQUS软件分析了各结构参数下轮胎的受载变形量,并且轮胎的径向位移是轮胎减阻降噪的重要力学性能参考标准。开式非充气轮胎的结构对轮胎气动力系数和气动噪声影响明显。本文依次探究了轮胎宽度、轮辐结构(包括长度、厚度、曲率、偏移率、分段排列)、轮胎花纹、轮圈对轮胎气动特性及噪声的影响关系,并分析了部分结构因素下轮胎径向位移量的变化。仿真表明,减小轮胎宽度、减小轮辐长度、增加轮辐厚度可以有效地降低气动力系数;减小轮胎宽度和增加轮辐分段数对轮胎的降噪有较大帮助;减小轮辐长度和增大轮辐厚度可以提高轮胎的承载性能。轮辐曲率和辐条偏移率对减阻降噪贡献率极低。增加轮胎纵向花纹可以降低轮胎阻力。轮圈使轮胎的气动力系数和气动噪声增大。本文接着研究了行驶速度对轮胎气动性能的影响和轮胎对整车气动特性的影响。研究表明,风速越大,阻力和噪声越大,但气动力系数的增加不明显,从风洞实验结果可以验证这一现象。开式非充气轮胎使整车阻力明显增加,并且前轮提供63.1%的轮阻和65.79%的升力。在对开式非充气轮胎结构参数进行定性分析的基础上,提出了一种轮胎减阻降噪的控制优化方案,并筛选出了优化模型H。通过与原始模型的对比,证明模型H达到了优化效果。同时,本文进行了风洞实验,通过对风速和风向角实验结果的分析,验证了轮胎仿真结果的可靠性和轮胎减阻降噪控制方法的可行性。