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某发动机紧耦合式排气歧管动态特性的分析
| 论文题名： | 某发动机紧耦合式排气歧管动态特性的分析 |
| 关键词： | 汽车发动机;排气系统;紧耦合式排气歧管;动态特性 |
| 摘要： | 紧耦合式排气歧管是发动机排气系统的重要部件之一，它的性能直接影响发动机的功效和工作可靠性，同时也与发动机的排放性能密切相关。随着发动机性能需求的不断提高，相关受热零部件的热负荷也不断增大。作为发动机的主要受热部件，紧耦合式排气歧管长期处于周期变化的高温废气环境中，工作环境恶劣。在此种环境下，紧耦合式排气歧管承受较大的热负荷（热应力及热变形），从而可能产生热应力集中，导致部分区域出现热失效，甚至产生一定的裂纹，直接影响排气歧管的工作可靠性。因此需要对发动机紧耦合式排气歧管的热负荷（热应力及热变形）进行分析，从而对其结构强度进行评估。此外，紧耦合式排气歧管在热负荷作用的同时，也受到来自发动机、变速器以及地面激励所产生的机械载荷的作用，从而需要对紧耦合式排气歧管进行热-机耦合分析。这些分析涉及到传热学、流体力学、瞬态动力学等，具有一定的理论意义和实用价值。 本文结合某发动机开发过程，对其紧耦合式排气歧管进行了流场仿真分析、热应力和热变形以及热-机耦合的分析，对紧耦合式排气歧管的工作可靠性进行评价。主要工作及结论如下： ①为了对紧耦合式排气歧管的内流场分布以及壁面温度分布进行分析评估，建立了紧耦合式排气歧管的外流场有限元模型，设定边界条件，通过计算得到了紧耦合式排气歧管的外壁面温度和换热系数，然后，建立紧耦合式排气歧管的内流场与结构耦合有限元模型，设定边界条件并计算，得到了紧耦合式排气歧管的流场分布以及内、外壁面的温度分布，为接下来温度场以及温度场边界下热应力热变形的计算奠定了基础。 ②为了对紧耦合式排气歧管的振动特性进行分析，建立了紧耦合式排气歧管的有限元模型，对紧耦合式排气歧管的进行了模态分析，对发动机工作在过程中是否会向外辐射噪声和辐射噪声的强度进行了评估。 ③为了评价紧耦合式排气歧管的热强度特性，将计算得到的紧耦合式排气歧管的内壁面以及外壁面的温度施加到结构有限元模型上，通过计算得到了紧耦合式排气歧管的温度场分布，进而将温度场作为边界条件，分析了紧耦合式排气歧管热应力以及热变形，对紧耦合式排气歧管的结构设计有参考价值。 ④为了评价紧耦合式排气歧管在热-机械负荷作用下的瞬态热-机强度性能，根据来自发动机悬置瞬态分析结果的发动机及变速器的振动位移载荷以及紧耦合式排气歧管的温度场，对紧耦合式排气歧管进行了热-机耦合分析，最终得到了紧耦合式排气歧管在热-机载荷下的应力及变形，结果表明，整个紧耦合式排气歧管在热-机械负荷的作用下符合强度要求。 |
| 作者： | 胡家渝 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡玉梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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