CFD_FEA耦合计算分析发动机排气歧管热负荷

为了在开发设计过程中预测排气歧管的热负荷,采用了计算流体力学—有限元分析耦合计算分析方法。首先用计算流体力学(CFD)软件计算了排气歧管的瞬态内流场,得到了排气歧管内壁面的热边界条件;再以此为边界条件,使用有限元软件计算了排气歧管的温度场,并以此温度场为边界条件,计算了其热应力;最后进行疲劳分析,得到安全系数为1.71,可以进行工程开发。     

某发动机排气歧管热应力仿真与分析

运用GT-POWER、STAR-CCM+与ABAQUS软件,采用流固耦合的分析方法,对某发动机排气歧管进行温度场与热应力场分析,并针对分析结果进行若干优化改进。首先利用GT-POWER仿真得到流体计算中所需的入口条件,再利用STAR-CCM+软件对排气歧管进行流体分析,并将得到的排气歧管壁面温度以及对流换热系数映射到ABAQUS的固体网格上得到温度场,通过ABAQUS进行热应力以及热变形分析,得出排气歧管开裂是热应力过高所致。据此对排气歧管进行若干结构改进,经对比确定方案3可有效减小排气歧管热应力,说明该方案是解决排气歧管开裂问题的有效方法。     

发动机排气歧管的设计

排气歧管是发动机主要受高热零部件,工作负荷大。为了有效设计发动机排气歧管,系统讲解排气歧管设计步骤,从发动机本身要求到排气歧管三维数模的确定,再到热分析,最后进行试验考核,进行系统性详细描述,为发动机排气歧管的设计提供参考依据。     

基于热机械疲劳分析的排气歧管优化设计

联合AVL-Fire和ABAQUS软件,对某直喷汽油机进行排气歧管热机械疲劳分析。首先利用AVL-Fire软件得到排气歧管在全速全负荷工况、倒拖工况和怠速工况下的内外表面热边界条件,映射到有限元单元上进行耦合计算,得到相应工况下的温度场以及应力场分布,并通过热机械循环计算排气歧管的累积塑性应变,判断排气歧管是否会发生低周疲劳断裂,并根据分析结果对排气歧管进行优化设计。结果表明此方法可以很好的应用在排气歧管优化设计上。     

某型发动机排气歧管内流场仿真分析

为提高发动机排气性能,探究某型发动机排气歧管内流道结构的合理性,首先根据发动机参数建立排气歧管三维模型,借助CFD软件对排气歧管进行内流场分析。结果表明,当某一进气口进气时,会在相邻或间隔的进气管道内产生涡流,且出气口管道横截面上速度分布差值较大。当排气频率增加时,各歧管内的废气将相互影响,导致废气不能及时排出,影响发动机性能。     

发动机排气歧管模态分析

振动疲劳能够引起排气歧管的失效,发动机和车身的激励频率与排气歧管的固有频率相近,会产生共振,这种共振会增大排气歧管的振动幅度,导致其加速断裂破坏;模态分析作为研究结构振动特性的常用手段,其分析的核心内容就是确定固有频率、阻尼比及振型等模态参数;本文针对排气歧管进行模态分析的目的是为了获得排气歧管的固有频率,进而能够确定引起疲劳破坏的最大激励频率,避免发动机排气歧管共振情况的发生。     

某柴油机排气歧管CFD分析

为了在排气歧管的研发过程中准确预测其热负荷,需要进行热应力分析,该分析需要CFD计算提供边界。将CFD软件与结构软件耦合进行两轮瞬态计算生成温度和换热系数边界,并且进行稳态计算,得到压力分布和速度分布。     

水套式排气歧管流固耦合传热的研究

以某型发动机水套式排气歧管为研究对象,运用三维建模软件UG,建立了水套式排气歧管的管壁、内部烟气和冷却水的几何模型并进行组装。利用GAMBIT软件划分网格,并应用FLUENT软件模拟排气歧管的流体流动和传热以及流体与排气歧管之间的耦合传热,得出内部流场和温度场分布状况。结果表明:水套式排气歧管表面温度不超过423 K,满足安全防爆的要求。     

发动机排气歧管断裂原因分析及改进

某发动机在试验过程中,出现批量排气歧管开裂故障,通过分析认为,故障产生的原因为排气歧管的安装螺栓约束使排气歧管无法膨胀,产生应力集中而开裂,并根据分析结果重新优化了排气歧管的安装螺孔直径,经过试验验证表明,改进措施是有效的。     

汽车排气歧管温度场的有限元分析

以一款2V发动机的排气歧管为研究对象,模拟排气歧管的工作环境,对其进行了稳态热场与热应力的仿真分析计算.通过分析,发现在排气歧管与发动机汽缸口相连的法兰处存在较大的热应力集中,这些位置就是在长时间使用后有可能发生热断裂的危险区域,因此,对这些位置采取增加加强筋的措施来提高许用应力,就能够取得良好的效果.     

汽油机排气歧管结构的优化及验证

分析某四缸汽油机排气歧管结构设计存在的缺陷并对其进行改进优化,采用数值模拟仿真软件分别对排气歧管改进前和改进后通道的各缸排气背压及歧管排气气流均匀性进行仿真,仿真结果表明改进后排气歧管结构能明显降低排气背压和各通道不均匀性。最后对原歧管和改进后歧管搭载的汽油机进行了台架对比试验,试验结果表明搭载改进后排气歧管的汽油机不仅提高了原机的外特性扭矩而且降低了燃油消耗,进一步验证了排气歧管结构改进优化的可行性。     

基于CAE仿真的某发动机排气歧管设计研究

以某款增压型汽油发动机的排气歧管为研究对象,运用CAE仿真软件搭建发动机仿真分析模型,比较不同排气歧管方案下的发动机性能,给出最有利于发动机性能的排气歧管连接方式和结构尺寸。文中的研究可指导发动机排气歧管设计阶段的正向开发工作,并为后期优化改善工作提供了一定的思路和方法。     

车用发动机排气背压试验及排气系统开发研究

对一款车用汽油机进行排气背压试验,获得不同工况时排气背压对充气系数、功率和油耗率的影响规律,并在6 000r/min试验研究和统计分析使用不同消声器时的排气背压对发动机性能影响,与试验标准对比.最后对与该发动机匹配的汽车行驶状况(发动机不同工况使用频率)进行统计分析.该研究可为排气系统(零部件)设计提供详细参考.     

基于全局响应面法的排气歧管流体分析优化设计

对某1.4L增压汽油发动机排气歧管进行了计算流体动力学(CFD)优化设计研究。首先采用基于有限元法的CFD求解器AcuSolve对初始排气歧管模型进行了流场分析,根据流场特征确定排气歧管外形需要重点优化设计的两个区域。然后对区域外形进行了模型参数化,创建了2个形状变量。最后调用全局响应面法以减小压降为目标进行排气歧管CFD优化,优化收敛后新设计排气歧管压降减小4.35%。研究方法对于排气歧管CFD优化设计具有一定的工程应用价值。     

活塞排气式气动发动机排气损失分析

对一款新型活塞排气式气动发动机曲轴处于恒转速工作状态和变转速工作状态的排气损失进行了分析,总结了排气损失原因,提出了活塞排气阀的改进措施。结果表明,限制发动机曲轴最低转速,同时采取改进的活塞排气阀结构可以较好地消除排气损失。     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器热-机耦合分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明：盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。     

增压发动机排气门烧蚀实验分析及改进

某三缸发动机在耐久性试验和热负荷试验后,拆检发现排气门存在黑色斑点的腐蚀和烧蚀现象。为此,本文通过AVL FIRE软件对气缸套进行改进优化,旨在降低排气温度。结果表明:优化后的气缸套使排气温度在中高转速工况下降低了80-100摄氏度;对优化后的气缸套进行耐久性试验,拆机检测发现,排气门底面完好无损,成功解决了排气门的腐蚀和烧蚀问题。