排气歧管热负荷研究.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.020排气歧管热负荷研究唐鹏，付景顺（沈阳工业大学，辽宁沈阳110870）摘要：由于排气歧管承受着来自发动机气缸内交变的高温载荷，复杂结构会造成局部温度过高，进而会造成排气歧管的局部变形，这样有可能导致排气歧管出现漏气或者开裂的情况。基于上述排气歧管存在的缺陷，文章以某车型1.6L排量发动机四合一结构形式的排气歧管，运用流固耦合理论研究其工作时所承受的高温载荷。在ANYSYWorkbench平台中将排气歧管内部流体与其结构进行耦合传热计算，计算得到两种安装约束条件下的结构热应力、热变形的数值分布，并根据计算结果对排气歧管

2、的热疲劳失效进行综合分析，预测了其热疲劳寿命。关键词：排气歧管；流固耦合；热负荷；疲劳寿命中图分类号：U463文献标志码：A文章编号：1671-7988(2017)10-56-03ThermalLoadResearchofExhaustManifoldTangPeng,FuJingshun（ShenyangUniversityofTechnology,LiaoningShenyang110870）Abstract:Duetotheexhaustmanifoldunderhightemperatureloadfromtheenginecylinderalternating,complexs

3、tructurewillcauselocaltemperatureistoohigh,whichwillcauselocaldeformationoftheexhaustmanifold,whichmayleadtotheexhaustmanifoldofleakageorcracking．Basedonthedefectsexistingintheexhaustmanifoldofavehicleengine1.6Lfourinonestructure,usingthefluid-structurecouplingtheorytostudythehightemperatureload.

4、IntheANYSYWorkbenchplatform,thecoupledheattransfercalculationoftheinternalflowandthestructure,thenumericalvaluesofthermalstressandthermaldeformationundertwokindsofinstallationconstraintsarecalculated,accordingtothecalculationresults,thethermalfatiguefailureoftheexhaustmanifoldisanalyzed.Keywords:

5、exhaustmanifold;fluid-structurecoupling;heatload;fatiguelifeCLCNO.:U463DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)10-56-03热负荷模拟计算与疲劳寿命分析预测是很有必要的。首先利1、概述用网格划分软件ANSYSMeshing把排气歧管内部流场网格模型和排气歧管结构网格模型建立出来；接着运用Fluent流排气歧管作为发动机排气系统的重要零部件之一，歧管体力学分析软件和Steady-StateThermal工具，通过给定的烟本身结构和热力学性能对排气效果有着很大的影响。行进的气边界条

6、件将排气歧管内部流体与其结构进行耦合传热计汽车常常会使得排气歧管处在一个温度冷热变化的工作环境算，根据已分析得到的内壁面换热系数、内壁面流体温度,（温度波动200°c到1000°c），交变高温载荷会使排气歧管产[1]研究排气歧管在不同安装约束条件下的结构热应力分布、热生塑性变形，所以利用流固相耦合的方法对排气歧管进行应变分布以及热变形，并对排气歧管热疲劳寿命进行了分析预测。作者简介：唐鹏，就读于沈阳工业大学。57汽车实用技术2017年第10期2、有限元模型及热边界条件表1热边界条件2.1内部流体有限元模型对于内部流体模型的获取在DesignModeler中采用实体填充Fill命令，选中排

7、气歧管全部内壁面以获得无缝衔接的流体域模型。对于内部流体模型网格划分本文采用ICEM3、排气歧管热应力计算CFD方法划分，以协调分片算法（PatchConforming）划分四面体网格，平滑度选用中级，内部流体有限元网格模型如首先加载热边界条件求解排气歧管结构温度场分布；然图1所示。气体流动为5500r/min稳态工况下不可压缩非定后将结构网格节点温度作为热体载荷重新施加计算热应力分常湍流，烟气进口质量流量边界条件，烟气出口压力边界