某發(fā)動機(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与A段污染物排放的問題，這是因為三元催化器與排氣歧管組合成一體，在冷啟動階段，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)者們對緊耦合式排氣歧管熱結(jié)構(gòu)性能的分析還比較少，又因為其結(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激勵作用，工作環(huán)境非常惡劣，所以有必要對其熱結(jié)

2、構(gòu)性能進(jìn)行分析研究。
　　基于以上背景，本文對某企業(yè)新開發(fā)設(shè)計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)用計算機(jī)數(shù)值模擬的方法，對該緊耦合式排氣歧管從溫度場、結(jié)構(gòu)模態(tài)、熱應(yīng)力及低周熱疲勞壽命等幾個方面進(jìn)行了熱結(jié)構(gòu)性能的計算分析。
　　主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）依據(jù)企業(yè)提供的發(fā)動機(jī)及排氣系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，運(yùn)用GT-power軟件建立了帶有排氣系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)一維仿真模型，并基于發(fā)

3、動機(jī)的外特性實驗數(shù)據(jù)驗證了模型的合理性，最后得出了下一步計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方法》，對該排氣歧管進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)流固耦合換熱分析，通過計算得出了流體域外壁面的溫度場和對流換熱系數(shù)場，同時也得出了固體域的溫度場。
　?。?）基于上一步得到的固體域溫度場，計算并分析了該排氣歧管的熱模

4、態(tài)參數(shù)，并對其模態(tài)固有頻率做了評價。計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