本文關鍵詞：基于逆向工程的汽車排氣系統(tǒng)結構優(yōu)化設計

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【摘要】：近年來,我國汽車保有量不僅數(shù)量龐大而且保持較快的增長速度。隨之而來的空氣和噪聲污染等環(huán)境問題也越來越受到人們的重視,不僅如此,現(xiàn)在人們對汽車各方面的性能要求也越來越多,比如:性價比高、安全、舒適性好等。針對以上問題,其中一個重要工作就是設計一款品質優(yōu)良的排氣系統(tǒng),它不僅能緩解汽車發(fā)動機引起的空氣和噪聲污染等環(huán)境問題,而且在提高整車NVH性能方面也有著非常重要的作用。另外,面對國外龍頭車企嚴峻的挑戰(zhàn),民族車企要想有立足之地就必須不斷進行自主知識產權創(chuàng)新,形成自己的汽車設計體系并對市場需求有著敏捷的反應,力求用最短時間生產出適應市場需求的優(yōu)質產品。因此在我國民族車企起步晚,研發(fā)技術和管理經(jīng)驗都相對落后的狀況下,逆向工程技術與CAE分析技術的聯(lián)合應用在汽車設計領域被廣泛應用。本文結合實際項目,第一部分首先利用三維激光掃描儀對標桿車排氣系統(tǒng)進行實物掃描,獲得其表面三維點云數(shù)據(jù)。利用大型三維CAD建模軟件CATIA的逆向工程模塊對數(shù)據(jù)進行預處理,然后對處理好的數(shù)據(jù)進行三維建模,由于排氣系統(tǒng)主體是典型的3D彎管類薄壁結構,因此本文重點介紹了對本類問題的逆向建模方法,最后結合底盤硬點布置,獲得了排氣系統(tǒng)最終三維數(shù)模。第二部分應用大型商用CFD分析軟件ANSYS FLUENT對其冷端內流場的壓力場,溫度場,速度場和湍動能場進行模擬,并對模擬結果進行了理論分析,發(fā)現(xiàn)引起壓力損失,能量損耗以及湍動能的原因主要是由主消內的進、出氣內插管的插入深度,隔板位置,以及它們上面的微孔數(shù)量等造成的。針對分析結果并結合相關理論知識,對其進行優(yōu)化改型設計,主要措施是縮短了進、出氣內插管的入口深度,同時為了過渡因流域截面突變而引起的速度驟增,渦流等現(xiàn)象的產生,將出氣內插管口改成了喇叭狀,結構改進后又進行了內流場CFD分析。通過對比發(fā)現(xiàn),改進后,減少了主消內噴射流,渦流以及回旋流的產生,使多種流態(tài)氣體的運動趨于相對平穩(wěn)的狀態(tài),緩解了因勢核、干涉,碰撞等原因造成的阻力增大、能量損耗的狀況。改進后達到了項目要求。最后,應用大型動力學分析軟件NASTRON對排氣系統(tǒng)進行有約束模態(tài)分析,得到了其固有頻率與整車固有頻率的關系,并找到了整個系統(tǒng)中振點較小的位置,為吊耳的布置提供了理論參考依據(jù)。通過逆向工程技術和有限元分析技術的聯(lián)合應用,最終高效的獲得了一個與標桿車相似但又不至于侵權,而且在性能上又對原有車型有所超越的新排氣系統(tǒng)。而且這種方法也為以后消聲器的設計提供了一種新的參考。
【關鍵詞】：排氣系統(tǒng) 逆向工程 流體分析 模態(tài)分析
【學位授予單位】：河南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U464.134.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 排氣系統(tǒng)的設計及其國內外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 排氣系統(tǒng)概述12-14
• 1.2.2 國內外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 逆向工程概述及國內外的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 逆向工程概述16-19
• 1.3.2 國內外的研究現(xiàn)狀19
• 1.4 逆向工程與有限元技術在微客車排氣系統(tǒng)設計中的聯(lián)合應用19-20
• 1.5 本文研究內容20-22
• 第2章 排氣系統(tǒng)三維數(shù)據(jù)采集及處理22-26
• 2.1 三維數(shù)據(jù)采集22-23
• 2.1.1 點云數(shù)據(jù)概述22
• 2.1.2 數(shù)據(jù)采集設備及方法22-23
• 2.2 數(shù)據(jù)處理23-25
• 2.3 本章小結25-26
• 第3章 排氣系統(tǒng)曲面重建26-34
• 3.1 坐標對齊26-27
• 3.2 確定數(shù)模構建基準27
• 3.3 數(shù)模重建27-29
• 3.4 排氣系統(tǒng)主要參數(shù)匹配計算29-33
• 3.4.1 系統(tǒng)設計說明29-30
• 3.4.2 輸入條件30
• 3.4.3 系統(tǒng)設計與驗證30-33
• 3.5 本章小結33-34
• 第4章 排氣系統(tǒng)內流場數(shù)值模擬34-52
• 4.1 計算流體力學基本理論34-40
• 4.1.1 計算流體力學概述34-36
• 4.1.3 流體動力學控制方程36-38
• 4.1.4 求解算法38-39
• 4.1.5 計算流體力學求解過程39-40
• 4.2 仿真建模40-44
• 4.2.1 計算域模型40-41
• 4.2.2 計算域模型簡化41
• 4.2.3 內流道抽取41-42
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分42-43
• 4.2.5 計算模型選定43
• 4.2.6 邊界條件設置43-44
• 4.3 結果分析44-51
• 4.3.1 主消內流場分析44-49
• 4.3.2 副消聲器內流場分析49-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 排氣系統(tǒng)結構優(yōu)化設計52-58
• 5.1 改進目標52
• 5.2 改進措施52-53
• 5.3 改進前后流場對比53-57
• 5.3.1 壓力場對比53-54
• 5.3.2 溫度場對比54-55
• 5.3.3 速度場對比55-56
• 5.3.4 湍動能場對比56-57
• 5.5 本章小結57-58
• 第6章 排氣系統(tǒng)的約束模態(tài)分析58-64
• 6.1 任務的描述58
• 6.2 模態(tài)分析理論及相關軟件簡介58-59
• 6.3 模型網(wǎng)格劃分59
• 6.4 配重描述59-60
• 6.5 邊界條件60
• 6.6 分析結果60-63
• 6.7 本章小結63-64
• 第7章 總結與展望64-67
• 7.1 論文總結64-66
• 7.2 論文展望66-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 個人簡歷73

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 石諾;基于逆向工程的三維數(shù)字化測量技術研究[D];長春理工大學;2013年

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本文編號：743241