基于流固耦合的某增压汽油机排气歧管热分析EI北大核心CSCD

鉴于某增压汽油机排气歧管在热冲击试验中的开裂问题,采用流固耦合热分析方法,用计算流体力学和有限元软件计算了排气歧管的温度场和热应力分布,计算结果与试验数据吻合较好,并证实了排气歧管的开裂系热应力过高所致。据此,对排气歧管结构进行了若干方案的改进,最终采用四二合一的构型,经试验测试不再发生开裂现象。说明流固耦合热分析是解决排气歧管开裂问题的有效途径。     

某柴油机排气歧管的热固耦合分析

某型柴油机排气歧管在热冲击试验中出现断裂。采用热固耦合的分析方法,模拟排气歧管在全速全负荷工作时的温度场以及冷却过程中的热应力。通过分析发现歧管出口处热应力超过了材料本身的屈服点,在局部产生了塑性变形。当温度低于室温时,歧管的局部区域反复产生残余应力与残余变形后,因热疲劳导致断裂。根据计算结果,找出了歧管断裂原因并提出了优化方案。     

增压汽油机不同排气歧管长度下的压力波动特性

利用台架试验数据校准了增压直喷汽油机一维性能仿真模型,应用校准后的模型研究了低速(1 500r/min)全负荷工况不同排气歧管长度下排气阀口与涡轮机入口处的压力波动特性,并对压力波动形态与低速增压压力的建立、瞬态响应、缸内充气效率等的关联性进行了深入分析。研究结果表明:在现有排气歧管结构形式下,在低转速宜采用较短歧管,从而有望获得更高的增压压力和扭矩;相继工作的气缸不宜在涡轮机前共用一根排气总管,否则容易引起废气倒流,而且歧管越短倒流越严重;排气歧管中的压力波在传向涡轮机入口过程中被"均值化",不能充分应用排气压力波动效应来提高低速扭矩和改善增压延迟。     

基于ANSYS的发动机排气歧管流热固耦合性能分析

发动机排气歧管运行在高低温交变载荷下局部存在热应力集中引起塑性形变,易产生疲劳破坏,影响使用寿命。运用ANSYS workbench模块对排气歧管进行了流热固耦合性能分析,通过对高温高压废气流动模拟得出排气歧管的管道流场、应力场和温度场,确定了排气歧管塑性形变集中位置,验证了排气歧管设计,同时对排气歧管结构性能进行了分析。     

发动机排气歧管表面氧化皮龟裂与热应力场的相关性

对某发动机排气歧管的热疲劳开裂问题进行了分析,同时关注到排气歧管表面的高温氧化形态及其分布情况,这种高温状态下的表面氧化情况从某种程度上表明了与排气歧管结构相关的温度场、应变和应力场的分布情况,而这种表面的氧化形态及其分布的观察和分析有助于提高对排气歧管结构和热应力场的认知。     

内燃机缸体-冷却液流固耦合模型的共轭传热研究

运用ANSYS软件,计算了内燃机整体冷却流场的流速分布,并以此CFD计算结果为基础,针对缸体与冷却液的流固耦合模型,应用共轭传热算法,计算了缸体-冷却液耦合模型的温度场及缸体的热变形,分析了缸体内冷却液流速场对缸体-冷却液耦合模型的温度分布和缸体热变形的影响.计算表明,由于冷却液流速分布的影响,缸体的温度分布和热变形存在着非常显著的周向与轴向差异.     

汽车排气系统脉动强化传热机理研究

为探索高温尾气、受热零部件和外部环境及相应物理场间的耦合关系,建立汽车排气系统内外流固耦合传热模型,并对模型及数值方法进行验证。数值试验表明,内流速度与温度的脉动都会使对流传热系数增大,且随着速度和温度脉动振幅的增长,传热近似呈2次函数关系增长,温度的脉动对强化传热效果更好。同时,提出了一种稳态速度等效法来预测发动机尾气脉动的强化传热效果,该方法也可以应用于排气系统的热应力及其变形的计算上。     

基于BOOST软件对某款汽油机排气歧管的优化

利用AVL BOOST软件对某款汽油机进行了一维不稳定流动模拟计算,发现4-1的排气歧管连接方式影响发动机的充气效率.将排气歧管连接方式由原来的4-1改为4-2-1,且在不影响各缸充气效率的情况下,微调排气歧管的长度得到3种方案.通过比较功率和扭矩确定方案2为最佳方案,并按改进方案2设计排气系统进行了试验.结果表明.与原方案相比,按方案2改进排气系统后发动机功率提高,且其燃油消耗曲线更加平坦,低油耗范围扩大.     

排气歧管漏气对催化器的影响

目前市场上很多发动机的三元催化器封装在紧耦式的排气歧管中,封装后如果发生泄漏现象,将对整体的废气处理效果产生很大的影响,并且造成排温过高和催化器寿命降低等一系列后果。文章阐述了紧密耦合式排气歧管封装后的泄漏问题以及泄漏后对于发动机整体排放的影响,通过对三元催化器反应机理、试验结果以及失效件的状态分析,指出排气歧管泄漏影响最终尾气质量,并以此为依据指导日后发动机排气系统的设计和大规模生产等实际应用。     

Simulation and Experimental Study on the Thermal Loads of Exhaust Manifold

为某发动机排气歧管建立流固耦合模型,以进行热负荷仿真分析,模型中考虑了辐射换热和材料的非线性;同时在台架上对排气歧管进行了温度场和应变测量.仿真与测试结果表明,排气歧管汇合处的温度最高,部分区域发生了塑性变形,塑性应变最大位置与发生断裂破环的危险区域相吻合.     

汽车排气系统总成的计算流体力学模拟

汽车排气系统采用数值模拟的方法较传统的试验方法省时、省力,且节省试验费用,文章利用通用流体力学软件对排气系统总成的流场和温度场进行了深入的模拟研究,得到了排气系统的总背压随转速变化曲线;详细分析了紧耦合催化器和前后消声器的流场特征,得出了产生背压的主要部件是后消声器.同时表明,三维CFD模拟技术在汽车排气系统中的应用为汽车排气系统设计提供新的理念和方法.     

沥青路面结构非线性瞬态温度场数值模拟

为了较准确地预测路面结构温度分布,解决实测耗费大的问题,基于热传学原理,建立沥青路面结构体系的非线性瞬态温度场计算模型,借助路面所处地区的标准气象资料,确定温度场的边界条件和初始条件,采用ADINA有限元进行分析求解.计算结果表明:沿路面深度方向,温度呈非线性分布并出现变化幅度减小、变化相位滞后的现象;日温差随路面深度增加呈指数分布迅速减小.计算结果和实测值的对比分析表明,该模型具有很高的预测精度.     

发动机排气歧管断裂分析及其设计改进

排气歧管是发动机的主要受热件,工作热负荷大,振动强度高,工作环境极其恶劣。某新开发的发动机在进行A lpha样机耐久性试验时发生了排气歧管断裂故障。文章分析了如何借助CAE软件分析该排气歧管发生断裂的根本原因,基于失效原因提出了新的排气歧管设计方案,并使用CAE软件NASTRAN 2005对新旧两种设计方案进行了对比分析,确认了新方案的可行性。     

A Study on the Finite Difference Simulation Model for Brake Thermal Analysis

基于后向差分法建立制动盘有限差分温度场计算模型.对带散热筋的空心盘采用三维循环对称简易模型,通过仿真15次循环制动工况,获得瞬态温度场.另建相应的有限元模型进行有限元仿真,并将结果与有限差分法进行对比验证,结果表明,有限差分法具有有限元法相同的精度;且因采用参数化建模,故比有限元法的计算效率更高,更适合于结构参数的优化.     

柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟

运用计算流体力学方法对柴油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟,讨论了在进气重叠期内,不同工况下进气管内部流场的变化情况。分析了柴油机进气增压压力、转速以及进气重叠时间对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明:柴油机进气增压压力越低,进气最大不均匀度越大;进气重叠角越大,进气最大不均匀度也越大;柴油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构,可以减小柴油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。     

某发动机排气歧管优化设计

为了分析某发动机排气歧管的设计是否合理,文章对该排气歧管的内流场进行了CFD分析。通过CFD计算,得到催化器裁体前端的速度均匀性系数、氧传感器周围的最大流速和最大流速差异性系数。根据评价标准,当前设计状态不能满足要求。最后对排气歧管的汇总管进行了优化设计,并对优化设计再次进行了CFD分析,结果表明优化后的模型满足性能要求。