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。     

基于STAR-CCM+与ABAQUS的排气歧管流场及热应力分析

基于STAR-CCM+与ABAQUS软件,对排气歧管的稳态流动进行了数值模拟,计算各歧管流动压力损失、压损不均匀度、出口端面速度均匀度。采用流固耦合方法计算排气歧管的温度场及热应力,首先利用STAR CCM+对流体进行稳态计算,利用同时进气法计算流场温度分布和壁面对流换热系数,将流场外壁面热边界条件映射至排气歧管固体内壁面,固体外壁面的热边界条件对流换热系数和环境温度设定为定值,采用ABAQUS软件计算排气歧管的温度场和热应力。     

排气歧管热模态仿真分析

对排气歧管热模态进行基础研究,对排气歧管热模态的数值模拟分析流程进行了阐述。以某汽油发动机排气歧管为研究对象,采用STAR-CCM+对排气歧管流场进行分析,计算稳态流场的温度分布和歧管内壁面与废气的对流换热系数;然后通过ABAQUS采用流固耦合方法计算排气歧管的固体域温度场及热应力,作为热模态分析的边界条件;最后由ABAQUS完成排气歧管工况条件下热模态分析计算。     

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。     

排气管热负荷结构影响因素分析

排气管是发动机主要受热部件,工作环境恶劣,过高的热负荷会导致排气管变形失效甚至出现开裂,影响发动机的正常工作及其可靠性和耐久性。针对某高压共轨柴油机排气歧管热负荷问题,建立了排气歧管不同结构的流固耦合模型,分别进行了温度场和热应力分析,计算分析了不同结构因素对排气管热负荷的影响。研究结果表明:随着排气歧管出口长度的增加,最高温度由805.2℃升至820.8℃;随着出口直径的增大,最高温度由805.2℃升至819.4℃;出口位置变为中间对称部位,最高温度由805.2℃降低至784.0℃;排气管出口位置、长度和直径等结构因素对排气管热负荷影响很大,出口直径、出口长度分别为21 mm、5 mm,出口位置非对称时,排气管最大热应力为326.21 MPa;出口直径、出口长度分别为19 mm、5 mm,出口位置非对称时,排气管热应力出现最小值为174.1 MPa。     

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。     

歧管式催化转化器流固耦合与热应力分析

通过实验来了解歧管式催化转化器流动特性、热变形状况,既费时又费了力。通过CAE技术可以大大减少试验工作量,缩短设计周期,为产品前期设计开发提供了结构优化依据。针对某型号歧管式催化转化器建立了有限元分析模型,采用流固耦合方法分析计算得到传热分析的边界条件,再经过传热分析得到转化器的温度场,并在此温度场下对催化转化器进行热应力分析。得到了该型号歧管结构热应力分布状况,对应力集中与应力最大处结构提出了相应的优化与修改意见,有效的避免了因应力集中造成的结构破坏。     

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。     

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。     

增压发动机排气歧管开裂问题分析与解决措施

某四缸增压直喷发动机在整机台架试验过程中出现排气歧管开裂问题。为解决此问题,首先,现场确认失效排气歧管的开裂程度及位置。其次,进行失效分析,对失效样件进行断口分析、断口周边元素检测,初步确认排气歧管开裂原因。再次,通过计算机仿真分析对排气歧管开裂真因进一步确定,并制定整改对策。最后,样件整改并策划试验进行验证。结果表明:排气歧管开裂位置为热应力分布最大的区域,长期冷热冲击致使排气歧管在此位置表现为开裂失效。因此,通过排气歧管结构优化,降低开裂位置的热应力,并通过发动机可靠性试验验证确认整改方案有效,此问题最终得以解决。     

4105增压柴油机排气系统模拟分析

排气系统是柴油机重要部件之一,对柴油机的性能、噪声等方面有很大的影响。为了更高效的优化排气系统,采用GT-POWER软件建立了柴油机排气系统模型,并对4105柴油机排气系统进行模拟分析。研究了排气支管长度、管径,排气总管管径,排气歧管管径变化对发动机性能的影响。通过选取不同数值来比较柴油机的扭矩、功率和充气效率。最终确定排气支管管径、长度以及排气总管管径等参数。为4105柴油机排气系统的设计提供理论参考。     

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.     

超高速主轴单元温升特性分析

对超高速主轴单元的内部热源进行了分析与计算,建立了超高速主轴单元温度场的有限元分析模型,利用ANSYS软件对其进行了温度场分析,并在此基础上研究了对轴承外圈进行强制冷却时前后轴承的温升情况。结果表明对轴承外圈进行强制冷却能够很好地降低轴承的温升。     

深水采油树过油管道热固耦合分析

针对某1500m水深的采油树上的过油管道建立有限元热应力计算模型，进而对采油树过油管道进行由温度到结构的热固耦合有限元分析。分析结果表明，与管道内、外压力差所产生的应力相比，过油管道的热应力是内、外压力所引起应力的92．95倍。因此，采油树上的过油管道必须进行保温设计。通过计算，保温设计后的热应力减小了62．53％，满足了工程设计的需要。     

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。     

热管滚珠丝杠热性能仿真和实验

针对传统液冷散热滚珠丝杠存在的丝杠表面温度梯度及温度波动性较大、达到热平衡时间较长等问题,设计了内置热管的新型滚珠丝杠。选择热管丝杠充液介质并计算其结构尺寸参数;为验证热管丝杠热性能,提出了含管壁层、冷凝回流层、蒸气腔层的热管丝杠分层等效模型并对其进行仿真;分析螺母位于不同位置时丝杠表面的温度分布,并与传统液冷丝杠散热性能进行对比分析;采用沸腾排气法制备热管丝杠,搭建实验台,测试热管丝杠表面温度并与仿真结果进行对比。研究结果表明,相对传统的液冷散热丝杠,热管丝杠表面具有较小的温度梯度,温度均匀性良好,且达到热平衡的时间短,仿真与实验结果一致,验证了仿真方法的有效性。     

高速高性能电主轴热态性能分析

基于高速电主轴的能量流模型,应用摩擦学和电磁学理论分别计算轴承的生热率和内置电机的电磁损耗;应用传热学理论,确定电主轴的热边界条件.在此基础上建立电主轴有限元分析模型,并对其仿真分析和求解.结果表明,前端轴承、主轴前端和定子是电主轴温升最严重的部位,且在主轴运行初始阶段,温升最快.因此要改善电主轴的热态性能,不仅要在温...     

基于CFD商用车热保护仿真与验证

为了研究某款商用车在最大扭矩工况下悬架气囊与挡泥板表面温度超标的原因。采用CFD软件建立了商用车发动机舱CAD模型,并进行有限元网格划分和设置舱内温度边界条件,求解在最大扭矩工况下舱内温度情况。通过流场和温度场分析获得的排气管热量对气囊和挡泥的热害影响范围与表面温度,对其分别采取增加隔热罩和隔热套的优化措施以降低热害,并结合实验进行验证。最终结果表明：优化后气囊表面温度平均下降了11.95 ℃,优化后挡泥板表面温度平均下降了9.2 ℃。改进措施取得了显著成果,为后续车辆设计提供了参考。     

利用全数字网络型热像仪对甲醇裂解器温度场的检测

本文用Research-N1型全数字网络型热像仪对裂解器内温度场进行检测研究。结果表明:由于裂解器催化室外壳阻挡废气的流动,使催化室后的温度和远离催化室底部处的温度较低,严重影响了甲醇的裂解效果。为裂解器的进一步改进提供实验依据。