基于Abaqus的某发动机排气管有限元分析.pdf

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1、第34卷第6期2017年12月内燃机与动力装置I．C．E&PowerplantV01．34No．6Dec．2017【仿真计算】引基于Abaqus的某发动机排气管有限元分析刘春朝1。周超宇2，王涛卫1，张飞2，刘洋2，蒙舒祺2(1．山推工程机械有限公司，山东济宁272073；2．山东大学能源与动力工程学院。山东济南250061)摘要：以某发动机排气管为研究对象．建立排气管的有限元模型，并将其离散成具有多自由度的系统，利用Abaqus软件对其进行约束模态分析，得到其振动频率和固有振型；建立排气管固体、管内烟气流场与外部空气流场的对流换热模型，通过Fluent软件模拟排气管的内外

2、流场情况，分析三元催化转化器总成内部流场分布情况；并将计算结果映射到ABAQUS中进行流固耦合计算，得到排气管的温度场及热应力分布情况。计算所得结果对排气管的数值模拟计算和生产设计有着重要的参考意义。关键词：排气管：模态计算：流固耦合：热应力DOI：10．19471／j．cnki．1673—6397．2017．06．006中图分类号：TK402文献标志码：A文章编号：1673—6397(2017)06—0026—04TheFiniteElementAnalysisonanEngineExhaustPipebasedonAbaqusLIUChunehao1，ZHOUChaoy

3、u2，WANGTaowei1，ZHANGFei2，LIUYan92，MENGShuqi2(1．ShantuiConstructionMachineryCo．，Ltd．，Jining272073，China；2．SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Acertaintypeofexhaustpipewastakenastheresearchobject．Thefiniteelementmodeloftheexhaustpipewasestablished，

4、andthemodelwasdividedintoamulti—degree—freedomsystem．Abaqussoftwarewasusedtocarryoutamodalanalysis，andthevibrationfrequencyaswellasnaturalvibrationmodelofthefiniteelementmodelwereobtained．Themodelofthegasexhaustpipe，internalexhaustairandexternalcoldairwasestablished．Theinnerandouterflowfie

5、ldsoftheexhaustpipewassimulatedbytheFluentsoftware，andthedistributionofinnerflowfieldonthethreewaycatalyticconverterwasanalyzed．ThenthecalculationresultsweremappedtotheAbaqussoftwaretocarryoutthefluid_。solidcouplinganalysisandthetemperatureandstressdistributionofgasexhaustpipewereobtained．

6、Thecalculationresulthasavalueonsimulationcalculationandpro-ductiondesignoftheexhaustpipe．Keywords：exhaustpipe；modalanalysis；fluid—solidcoupling；thermalstress口发动机排气系统的结构及其性能是用户较为关注的汽车性能之一。在发动机系统中，排气管是关键的零部件，需要在持续的高温载荷及振动下长时间工作，为保持其结构和性能的的稳定性，必须使其材料的刚度和强度得以保证⋯。排气中的压力损失还与发动机油耗、有效功率等相关，这些参数同样基

7、金项目：山东省科技发展计划项目(2015GGXl06004)作者简介：刘春朝(1969一)，男，工学硕士，高级工程师，研究方向为内燃机性能分析与匹配收稿日期：2017—07—07·28·内燃机与动力装置2017年12月一情况，将排气管模型放置于一个长方体腔内。同时在排气管中加入两个多孔介质载体模型。模型包括排气管、烟气流体、多孔介质、法兰、支架及外部空气，如图4所示。对整个模型进行网格划分时选择四面体非结构化网格，以尽可能保证计算模型和实际流动情况一致。同时对需重点考察的部位进行加密。最后对各个部分分别生成体网格。