某發(fā)動(dòng)機(jī)緊耦合式排氣歧管熱結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、近年來發(fā)展起來的緊耦合式排氣歧管能夠很好的解決汽車?yán)鋯?dòng)階段污染物排放的問題，這是因?yàn)槿呋髋c排氣歧管組合成一體，在冷啟動(dòng)階段，催化劑能很快達(dá)到起燃催化溫度，大大減少了污染物的排放量。作為新發(fā)展起來的一種排氣歧管形式，目前學(xué)者們對(duì)緊耦合式排氣歧管熱結(jié)構(gòu)性能的分析還比較少，又因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)形式、使用材料不同于傳統(tǒng)的排氣歧管，其長期承受高溫和常溫之間循環(huán)的溫度作用，又受到來自周圍部件傳遞來的振動(dòng)激勵(lì)作用，工作環(huán)境非常惡劣，所以有必要對(duì)其熱結(jié)

2、構(gòu)性能進(jìn)行分析研究。
　　基于以上背景，本文對(duì)某企業(yè)新開發(fā)設(shè)計(jì)的一款緊耦合式排氣歧管進(jìn)行了熱結(jié)構(gòu)性能分析研究，主要目的是考察其是否滿足使用要求。本文運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法，對(duì)該緊耦合式排氣歧管從溫度場(chǎng)、結(jié)構(gòu)模態(tài)、熱應(yīng)力及低周熱疲勞壽命等幾個(gè)方面進(jìn)行了熱結(jié)構(gòu)性能的計(jì)算分析。
　　主要工作內(nèi)容如下：
　　（1）依據(jù)企業(yè)提供的發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)用GT-power軟件建立了帶有排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)一維仿真模型，并基于發(fā)

3、動(dòng)機(jī)的外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的合理性，最后得出了下一步計(jì)算分析所需的邊界條件。
　?。?）運(yùn)用流體仿真軟件STAR-CCM+與固體仿真軟件ABAQUS聯(lián)合仿真分析了流固耦合換熱問題，依據(jù)HB5217-1982《金屬低周熱疲勞試驗(yàn)方法》，對(duì)該排氣歧管進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)流固耦合換熱分析，通過計(jì)算得出了流體域外壁面的溫度場(chǎng)和對(duì)流換熱系數(shù)場(chǎng)，同時(shí)也得出了固體域的溫度場(chǎng)。
　?。?）基于上一步得到的固體域溫度場(chǎng)，計(jì)算并分析了該排氣歧管的熱模

4、態(tài)參數(shù)，并對(duì)其模態(tài)固有頻率做了評(píng)價(jià)。計(jì)算了不同溫度載荷下的結(jié)構(gòu)約束熱模態(tài)，總結(jié)出了溫度載荷對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響規(guī)律。
　?。?）在周期循環(huán)溫度載荷作用下，對(duì)該排氣歧管結(jié)構(gòu)的熱變形、熱應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變進(jìn)行了仿真分析，依據(jù)Manson-Coffin公式估算出了該排氣歧管的低周熱疲勞壽命。在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)該排氣歧管進(jìn)行了改進(jìn)。
　　分析結(jié)果表明：溫度的升高對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)的固有頻率有降低的效應(yīng)，并且模態(tài)階次越高降低的幅度越大，此