排氣歧管高溫低周疲勞分析與流場(chǎng)分析.pdf

1、排氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)性能直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。排氣歧管的工作條件惡劣，運(yùn)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(yán)重地影響發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，對(duì)排氣歧管展開(kāi)熱疲勞分析和流場(chǎng)分析，為排氣歧管的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、改進(jìn)提供理論支持，有一定的實(shí)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(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent，采用RNGk-ε湍流模型對(duì)排氣道進(jìn)行流場(chǎng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行、停機(jī)、一個(gè)啟停循環(huán)四個(gè)工況下的排氣歧管進(jìn)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(shì)由進(jìn)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(duì)排氣歧管進(jìn)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(xiǎn)區(qū)域出現(xiàn)在排氣法蘭盤(pán)左上角螺栓孔處，沒(méi)有出現(xiàn)在溫度最高的區(qū)域，并對(duì)其原因進(jìn)行了討論；同時(shí)對(duì)排氣歧管危險(xiǎn)點(diǎn)一個(gè)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(shí)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(duì)排氣歧管進(jìn)行了熱疲勞壽命計(jì)算和分析，為排氣歧管的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和改進(jìn)提供參考，有一定