汽油機(jī)不銹鋼排氣歧管的熱負(fù)荷分析與優(yōu)化.pdf

1、分類號——UDC密級學(xué)校代碼劣j凄理歹大浮學(xué)位論文10497題目逸漁扭丕簽塑壟l氫遮釜鮑墊負(fù)蕉金塹魚垡垡一一英文AnalysisandOptimizationoftheHeatLoadforthe題目一Q壘曼Q!i墮曼星廷gi墜曼S!墾i墜!星曼墨曼i星星!曼迪i世匹叢i塑i魚l亟研究生姓名奎歪!!指導(dǎo)教師姓名麼堡魚職稱副指導(dǎo)教師姓名—二業(yè)量L職稱副教授單位名稱武婆堡墨盤堂逸主三堡堂瞳郵編—4300—70副指導(dǎo)教師姓名—』型塑L職稱—蠱

2、L學(xué)位_主L_二L單位名稱盈壟逸圭查哩金亟郵編壘三QQZQ申請學(xué)位級別圭些亟學(xué)科專業(yè)名稱主塹墨堡論文提交日期2Q12生旦論文答辯日期墊12生旦琺旦學(xué)位授予單位惑婆壟墨盤堂學(xué)位授予日期坌Q盈壘厶召答辯委員會主席籃墼墨評閱人蟹鯉婆童壘丑立2012年5月武漢理工人學(xué)碩十學(xué)位論文摘要發(fā)動機(jī)排氣歧管是發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其工作狀況直接影響到發(fā)動機(jī)的動力性能，同時(shí)對發(fā)動機(jī)的工作可靠性和使用耐久性也有一定影響，發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)排氣溫度較高會使排

3、氣歧管產(chǎn)生較大熱應(yīng)力和熱變形，同時(shí)由于發(fā)動機(jī)振動和運(yùn)行工況變化的影響使排氣歧管容易因熱疲勞而斷裂。隨著汽車輕量化的成為趨勢以及發(fā)動機(jī)增壓帶來的排氣溫度升高，不銹鋼排氣歧管已被廣泛應(yīng)用與汽油機(jī)中。因此本文對汽油機(jī)不銹鋼排氣歧管進(jìn)行熱負(fù)荷的研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文對某汽油機(jī)不銹鋼排氣歧管的氣流流通性能、熱應(yīng)力、熱模態(tài)、熱塑性等性能進(jìn)行數(shù)值模擬分析，結(jié)合仿真結(jié)果對排氣歧管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)使其達(dá)到產(chǎn)品性能要求。首先通過流場分析建立數(shù)學(xué)

4、模型，結(jié)合流體動力學(xué)中理論知識，利用STARCCM仿真軟件對排氣歧管在發(fā)動機(jī)全工況的情況下不同缸開啟時(shí)的流場進(jìn)行分析，分別得到壓力分布和流線分布情況。為解決歧管內(nèi)流動阻力較大，以及管內(nèi)有明顯的渦旋效應(yīng)，提出優(yōu)化方案以提高各缸流量均勻性、降低流動阻力和管內(nèi)漩渦以及減小能量損失。其次采用流固耦合的方法，計(jì)算出排氣歧管內(nèi)部流體和固體之間的共軛換熱系數(shù)，同時(shí)施加外部熱邊界條件來求解固體結(jié)構(gòu)的溫度場、應(yīng)力分布以及X，Y，Z三個(gè)方向的熱變形等，求得

5、最大應(yīng)力集中部位和三個(gè)方向上最大熱變形的位置為優(yōu)化提供參考。然后基于獲得的傳熱邊界條件，在有限元ABAOUS軟件中計(jì)算熱塑性、熱模態(tài)。分別計(jì)算自由狀態(tài)下的排氣歧管熱模態(tài)與端面受約束狀態(tài)下的熱模態(tài)，考慮各種安裝約束對排氣歧管振動的影響以及如何合理的施加歧管排氣口安裝座與法蘭盤之間約束。最后對排氣歧管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合壓力場、速度場、溫度場、熱應(yīng)力場、熱模態(tài)、熱塑性等多種影響因子進(jìn)行求解加權(quán)最優(yōu)結(jié)構(gòu)，并將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)與原模型進(jìn)行對比，