汽油機不銹鋼排氣歧管的熱負荷分析與優(yōu)化.pdf

1、分類號——UDC密級學校代碼劣j凄理歹大浮學位論文10497題目逸漁扭丕簽塑壟l氫遮釜鮑墊負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!!指導教師姓名麼堡魚職稱副指導教師姓名—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副指導教師姓名—』型塑L職稱—蠱

2、L學位_主L_二L單位名稱盈壟逸圭查哩金亟郵編壘三QQZQ申請學位級別圭些亟學科專業(yè)名稱主塹墨堡論文提交日期2Q12生旦論文答辯日期墊12生旦琺旦學位授予單位惑婆壟墨盤堂學位授予日期坌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月武漢理工人學碩十學位論文摘要發(fā)動機排氣歧管是發(fā)動機排氣系統(tǒng)的關鍵部件之一，其工作狀況直接影響到發(fā)動機的動力性能，同時對發(fā)動機的工作可靠性和使用耐久性也有一定影響，發(fā)動機運行時排氣溫度較高會使排

3、氣歧管產生較大熱應力和熱變形，同時由于發(fā)動機振動和運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)動機增壓帶來的排氣溫度升高，不銹鋼排氣歧管已被廣泛應用與汽油機中。因此本文對汽油機不銹鋼排氣歧管進行熱負荷的研究具有重要的工程應用價值。本文對某汽油機不銹鋼排氣歧管的氣流流通性能、熱應力、熱模態(tài)、熱塑性等性能進行數(shù)值模擬分析，結合仿真結果對排氣歧管的結構進行優(yōu)化設計使其達到產品性能要求。首先通過流場分析建立數(shù)學

4、模型，結合流體動力學中理論知識，利用STARCCM仿真軟件對排氣歧管在發(fā)動機全工況的情況下不同缸開啟時的流場進行分析，分別得到壓力分布和流線分布情況。為解決歧管內流動阻力較大，以及管內有明顯的渦旋效應，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漩渦以及減小能量損失。其次采用流固耦合的方法，計算出排氣歧管內部流體和固體之間的共軛換熱系數(shù)，同時施加外部熱邊界條件來求解固體結構的溫度場、應力分布以及X，Y，Z三個方向的熱變形等，求得

5、最大應力集中部位和三個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軟件中計算熱塑性、熱模態(tài)。分別計算自由狀態(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構進行優(yōu)化設計，結合壓力場、速度場、溫度場、熱應力場、熱模態(tài)、熱塑性等多種影響因子進行求解加權最優(yōu)結構，并將優(yōu)化后的結構與原模型進行對比，