排氣歧管高溫低周疲勞分析與流場分析.pdf

1、排氣歧管是發(fā)動機排氣系統(tǒng)的重要組成部分，它的熱力學(xué)性能和氣體流動性能直接影響發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性。排氣歧管的工作條件惡劣，運行工況復(fù)雜，承受交變熱載荷以及由交變熱載荷產(chǎn)生的循環(huán)熱應(yīng)力，這些交變熱應(yīng)力很容易使排氣歧管發(fā)生疲勞破壞，嚴重地影響發(fā)動機排氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，對排氣歧管展開熱疲勞分析和流場分析，為排氣歧管的設(shè)計、優(yōu)化、改進提供理論支持，有一定的實際意義和工程意義。
　　 本文首先利用Pro/E軟件建立了

2、排氣歧管模型和排氣道模型，運用計算流體力學(xué)軟件Fluent，采用RNGk-ε湍流模型對排氣道進行流場數(shù)值模擬分析，得到了排氣道各區(qū)域的流速，換算出排氣歧管內(nèi)表面換熱系數(shù)。
　　 基于ANSYS有限元分析軟件對發(fā)動機啟動、穩(wěn)定運行、停機、一個啟停循環(huán)四個工況下的排氣歧管進行了熱分析，分析結(jié)果表明：排氣歧管的溫度分布不均勻，熱流方向由里向外傳遞，溫度變化趨勢由進氣口到排氣口逐漸升高，最高溫度出現(xiàn)在兩排氣口交匯區(qū)域。根據(jù)熱分析得到的結(jié)

3、果，對排氣歧管進行了熱/結(jié)構(gòu)耦合分析，得到了熱應(yīng)力、應(yīng)變和變形分布云圖，找到了排氣歧管危險區(qū)域出現(xiàn)在排氣法蘭盤左上角螺栓孔處，沒有出現(xiàn)在溫度最高的區(qū)域，并對其原因進行了討論；同時對排氣歧管危險點一個啟停循環(huán)工況作了瞬態(tài)熱應(yīng)力分析，得到了熱疲勞分析所需的載荷一時間歷程。在熱/結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Manson-Coffin公式和FE-SAFE疲勞分析軟件對排氣歧管進行了熱疲勞壽命計算和分析，為排氣歧管的設(shè)計、優(yōu)化和改進提供參考，有一定