原文传递
基于呼吸系统的排气歧管设计及有限元分析
| 论文题名： | 基于呼吸系统的排气歧管设计及有限元分析 |
| 关键词： | 汽车发动机;排气歧管;仿生设计;有限元分析 |
| 摘要： | 排气歧管是发动机排气系统的主要组成部分,排气歧管的气体流动性能和热力学性能直接影响到发动机的动力性、经济性和排放性。然而,排气歧管的结构设计细节属于高度商业机密,国内对于排气歧管的研究往往是通过对现有歧管进行模拟仿真,通过改变局部结构来达到设计优化的目的,因此,设计出结构合理,性能优越的排气歧管具有重要的理论和实际意义。汽车排气系统和人类呼吸系统的功能极为相似,本文提出利用仿生学原理,以人类肺支气管为仿生对象对排气歧管进行仿生设计的思想。通过对人类肺气管结构的分析,结合医学解剖学的经验公式以及仿生学原理设计出具有仿生意义的排气歧管；论文以一款2v发动机排气歧管为对比对象,在设计中保证仿生排气歧管与2v排气歧管具有相同的进出口尺寸和结构。论文研究了肺气管的结构特点,分析了相关的尺寸和结构参数关系,以此为基础,设计了仿生排气歧管的轮廓曲线,建立了三维实体模型,对传统的2v排气歧管及仿生排气歧管进行了流场和耦合热场有限元分析,获得了流场和热场的分布,结果表明,仿生排气歧管各支管排气均匀性优于2v排气歧管,各支管出口温度低于2v排气歧管,同时,仿生排气歧管各管能量损失减小,气流的流通性增加,流量均匀性提高。另一方面,仿生排气歧管各支管问的涡流干涉小于2v排气歧管,涡流的减小直接降低了由此带来的噪声。对仿生歧管进行了模态分析,获得了前十阶模态的振型和固有频率,发现所设计的仿生歧管的固有频率均远离发动机的工作频率,保证仿生排气歧管在正常工作状况下不会产生共振。仿真结果表明：仿生排气歧管和2v排气歧管在具有相同刚度和振动特性的条件下,仿生排气歧管质量减轻了54.3％,大大降低了制造成本,这为汽车排气歧管的设计提供一种新的思路。 |
| 作者： | 杨勇 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李言 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
