基于流固耦合的車用蓄水瓶動力學(xué)分析.pdf

1、車用蓄水瓶是發(fā)動機強制循環(huán)水冷系統(tǒng)的重要組成部分,其可靠性直接影響冷卻系統(tǒng)甚至發(fā)動機的可靠性。而蓄水瓶工作時將受到自身重力、冷卻液沖擊和作用于安裝位置的機械載荷共同作用,當(dāng)處于惡劣工況時可能出現(xiàn)蓄水瓶殼體粘接面開裂或者安裝支板斷裂等問題,而國內(nèi)外卻鮮有人對其進行流固耦合仿真分析。因此有必要通過仿真方法對蓄水瓶系統(tǒng)進行動力學(xué)分析,獲得其動力特性參數(shù),校核其結(jié)構(gòu)強度,并通過分析了解液面高度、溫度等因素對蓄水瓶系統(tǒng)動力特性的影響?；诹鞴恬詈?/p>

2、的蓄水瓶系統(tǒng)動力學(xué)分析也對小型塑料制儲液設(shè)備的設(shè)計分析具有一定的參考意義。
　　本文根據(jù)某款車用蓄水瓶三維模型建立其相應(yīng)的有限元分析模型,并以ADINA軟件為仿真平臺對其進行流固耦合分析,包括流固耦合靜力分析和位移激勵響應(yīng)分析以及基于勢流體的流固耦合模態(tài)分析。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　①通過對常溫下的蓄水瓶系統(tǒng)進行流固耦合模態(tài)分析,發(fā)現(xiàn)蓄水瓶系統(tǒng)模態(tài)分為低階流體晃動模態(tài)和高階結(jié)構(gòu)振動模態(tài),流體對結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率影響非常

3、明顯,但是對結(jié)構(gòu)模態(tài)振型幾乎沒有影響,可以通過純結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析快速準確地確定系統(tǒng)的流固耦合模態(tài)振型。
　?、诒疚牟捎肰OF法正確地模擬了冷卻液的晃動過程,計算結(jié)果表明液面高度、位移激勵強度對蓄水瓶結(jié)構(gòu)應(yīng)力大小和變形程度都有較大的影響。但是常溫下蓄水瓶不同強度的位移激勵下作用下,殼體最大應(yīng)力不超過6MPa,小于材料此時的屈服強度33MPa,粘接面最大應(yīng)力不超過2MPa,小于粘接強度18MPa。因此蓄水瓶結(jié)構(gòu)強度在常溫下滿足許用要求。

4、
　　③通過對不同溫度下的蓄水瓶系統(tǒng)進行流固耦合模態(tài)分析,發(fā)現(xiàn)溫度對蓄水瓶結(jié)構(gòu)模態(tài)振型沒有影響,而對模態(tài)頻率有較大影響。溫度升高,結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率降低,80℃時實際最高液位的蓄水瓶結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率降低至44.46Hz。此時蓄水瓶可能被激起共振,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形增大,應(yīng)力增大,甚至有斷裂的危險。
　　④溫度對蓄水瓶結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力分布規(guī)律沒有影響,對等效應(yīng)力數(shù)值大小的影響也較小。溫度升高時,結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力有小幅度的增加。但是在80℃時,實際最高