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排气歧管热应力仿真(热-流-固耦合仿真)

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赋智会导读

排气歧管作为排气系统的关键部件,其整体结构和性能,则直接关系到整个排气系统的工作效率。但高温废气在排气歧管中的运动过程复杂,排气歧管内外壁换热环境差异较大,难以直接通过实验法获得准确运行参数,因此本项目对发动机排气歧管进行热-流-固耦合仿真分析,以获得排气歧管在工作过程中的热应力和和热变形参数为排气歧管的优化设计提供参考和依据。
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项目背景

发动机排气系统作为汽车的重要组成部分之一,担负着收集废气、净化排放等任务,其工作性能又直接影响到发动机的工作效率、排放性、经济性和可靠性。汽车在高速运行时,混合油气在发动机缸体完成燃烧做功后,会在活塞的作用下,从排气门直接排入发动机排气歧管中,因此排气歧管会受到较大的热冲击而使温度急剧上升。同时,排气歧管的外侧与高速冷空气还在进行强制对流换热和辐射换热。由于排气歧管内外侧较大的温度梯度,使得排气歧管产生了极不均匀的热应力分布。如果热应力和热载荷超过材料所能承受的极限,将会降低排气歧管的使用寿命,甚至出现破裂失效。

汽车发动机排气系统

失效的排气歧管


技术路线

本项目属于热-流-固耦合仿真,计算耦合过程如下:


几何模型的处理

本项目属于热-流-固耦合仿真,计算耦合过程如下:

抽取的流体域模型

对流体域进行网格划分

内壁面耦合热量数据的固体几何模型

对固体模型进行网格划分

对目标模型进行约束


仿真工况和结果

(1)对目标模型约束入口时耦合计算应力应变结果
应力结果
应变结果
(2)对目标模型约束出口时耦合计算应力应变结果
应力结果
应变结果
(3)对目标模型同时约束入口和出口时耦合计算应力应变结果
应力结果
应变结果


结 语:
本项目基于ANSYS workbench平台对汽车排气歧管进行了热-流-固耦合仿真,通过仿真手段直观的展示了不同约束位置对汽车排气歧管应力应变的影响,获得排气歧管在工作过程中的热应力和和热变形参数,为实际工程中排气歧管的优化设计提供了参考和依据。


来源:综合仿真工程实验室
燃烧汽车油气材料ANSYS
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首次发布时间:2023-05-23
最近编辑:12月前
北京赋智工创科技有限公司
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