排氣系統(tǒng)的傳熱及熱性能研究.pdf

1、隨著我國的汽車工業(yè)快速的發(fā)展，汽車的保有量的增加使得其產(chǎn)生的噪聲逐漸成為影響人們?nèi)粘Ｉ畹膰乐貑栴}。所以對車輛噪聲的控制，不僅關系到乘坐的舒適性，而且還關系到對環(huán)境的保護。而發(fā)動機產(chǎn)生的噪聲是汽車噪聲的主要來源之一，加裝消聲器是減小汽車排氣噪聲的最有效的措施，同時也是減小發(fā)動機噪聲的主要技術措施。隨著發(fā)動機的功率增加排量增大，消聲器的消聲量也增加，其結(jié)構(gòu)也越來越復雜。由于排氣系統(tǒng)中的高溫廢氣使得其殼體產(chǎn)生較大的溫度分布梯度，從而產(chǎn)生有熱

2、應力，在長時間的作用下會使得排氣系統(tǒng)產(chǎn)生有熱疲勞損傷。如今設計出的消聲器結(jié)構(gòu)與性能上，主要關注的焦點是排氣噪聲和排氣背壓，對排氣系統(tǒng)的熱負荷和熱性能關注的還不是很多，對熱疲勞的研究也進行的更少。
　　 本文是在某車型排氣系統(tǒng)設計與開發(fā)項目的基礎上進行的。對已設計出來三種方案的排氣系統(tǒng)進行有限元的穩(wěn)態(tài)熱分析，從中選出較好的一種方案對其進行熱疲勞仿真模擬，以評估其疲勞壽命，其研究采用數(shù)值模擬分析和試驗數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法進行。本文最先介

3、紹了國內(nèi)外在消聲器傳熱以及熱負荷研究上的進展和數(shù)值技術的數(shù)學方法；后介紹了傳熱學的理論研究，這其中包括了瞬態(tài)的熱分析理論、穩(wěn)態(tài)的熱分析理論、傳熱邊界條件的數(shù)學模型以及熱應力計算的數(shù)學模型；最后就本文的計算工具，有限元法的基本原理以及公式和計算方程的推導做了介紹和分析研究。
　　 在排氣系統(tǒng)的傳熱以及熱負荷的研究中，應用Fluent軟件模擬計算出排氣系統(tǒng)內(nèi)氣體的溫度分布，獲得其殼體的傳熱邊界條件；后采用間接耦合的分析方法，將流體分

4、析獲得的熱邊界條件映射到排氣系統(tǒng)的固體模型上，進行傳熱的有限元計算和分析，并應用有限元軟件ANSYS計算出消聲器殼體的溫度場分布以及其產(chǎn)生的熱應力場的分布，并通過相關的試驗來驗證計算的準確性；最后對三種方案的消聲器模型進行傳熱以及熱負荷的研究對比分析。比較得出在傳熱以及熱負荷方面最優(yōu)的一種方案，并對其進行熱疲勞的模擬分析。通過對主消聲器有限元的瞬態(tài)熱分析計算，得到其在各個時間點的熱應力分布，并通過相關的熱疲勞理論估算出其疲勞壽命，并通過