本文關(guān)鍵詞：發(fā)動機排氣管熱疲勞強度影響因素研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著發(fā)動機的不斷朝著輕量化發(fā)展,強化程度越來越高,其傳熱問題也就變得越來越突出。發(fā)動機排氣管是發(fā)動機的關(guān)鍵部件之一,它的工作情況直接關(guān)系到發(fā)動機的工作可靠性和使用耐久性、動力性、經(jīng)濟性和發(fā)動機的排放。發(fā)動機排氣管結(jié)構(gòu)較為復雜,所處工作環(huán)境較為惡劣,發(fā)動機的工況是周期性變化帶來機械負荷與溫度場的周期變化,使排氣管承受較大熱應力與機械應力,容易產(chǎn)生疲勞失效問題。因此對發(fā)動機排氣管的傳熱特性、振動特性以及結(jié)構(gòu)影響因素進行研究,對提高整機的工作可靠性具有重要意義。論文在系統(tǒng)分析了國內(nèi)外對發(fā)動機排氣管傳熱過程的研究現(xiàn)狀的基礎上,建立了排氣歧管瞬態(tài)流固耦合換熱模型;應用AVL-BOOST建立發(fā)動機一維性能仿真模型,與AVL-FIRE實現(xiàn)1D-3D耦合,獲取排氣管瞬態(tài)的流動計算邊界條件,對排氣管的瞬態(tài)流場進行了分析計算；利用ABAQUS軟件對排氣管的溫度場和熱應力、熱變形進行了仿真分析,并對比分析了不同結(jié)構(gòu)因素對排氣管熱負荷的影響研究：最后,利用FE-SAFE軟件對不同結(jié)構(gòu)的排氣管進行了疲勞安全系數(shù)計算和對比分析。在熱分析的基礎上,對排氣管進行了約束模態(tài)和自由模態(tài)計算分析。研究結(jié)果表明：1)整個排氣管溫度都高于710-C,最高溫度達805℃,位于在管身對稱部位。出口法蘭左側(cè)區(qū)域熱應力相對其他區(qū)域較高,最高值達233.8Mpa。排氣管缸蓋側(cè)最左端的法蘭面變形量最大,最大值為4.964mm。排氣管出口法蘭左側(cè)區(qū)域的危險部位最小安全系數(shù)為1.625。2)隨著排氣歧管出口長度的增加,最高溫度由805.2℃升至820.8℃；隨著出口直徑的增大,最高溫度由805.2℃升至819.4℃；出口位置變?yōu)橹虚g對稱部位,最高溫度由805.2℃降低至784.0℃出口直徑、出口長度分別為21mm、5mm,出口位置非對稱時,排氣管最大熱應力為326.21 MPa;出口直徑、出口長度分別為19mm、5mm,出口位置非對稱時,排氣管熱應力出現(xiàn)最小值為174.1 Mpa。3)隨著排氣歧管出口長度的增加,排氣管最小安全系數(shù)由1.625增大至1.825又降為1.521；隨著出口直徑的增大,排氣管最小安全系數(shù)由1.825降低至1.510又降低至為1.497；出口位置由非對稱換至對稱出口位置以后,安全系數(shù)由1.825變?yōu)?.630。4)模態(tài)分析結(jié)果表明：無論自由模態(tài)還是約束模態(tài),其固有頻率都遠高于其共振激勵,不會發(fā)生共振。
【關(guān)鍵詞】：排氣管 CFD 熱負荷 安全系數(shù)
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK403
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的目的和意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)及現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國外研究動態(tài)及現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究動態(tài)及現(xiàn)狀14-16
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 排氣管熱負荷研究的基礎理論17-26
• 2.1 傳熱學基本理論和熱分析理論基礎17-22
• 2.1.1 溫度場的概念18
• 2.1.2 傳熱的基本方式18-19
• 2.1.3 熱分析的理論基礎19-20
• 2.1.4 熱彈性理論的基本方程20-22
• 2.2 疲勞基礎理論22-25
• 2.2.1 疲勞的概念22
• 2.2.2 疲勞的分類22-23
• 2.2.3 疲勞破壞的特點23
• 2.2.4 疲勞破壞的機理23-24
• 2.2.5 影響疲勞的因素24
• 2.2.6 抗疲勞設計準則24
• 2.2.7 疲勞設計方法24-25
• 2.3 小結(jié)25-26
• 第三章 排氣管溫度場分析26-31
• 3.1 排氣管溫度場分析模型26
• 3.2 溫度場分析的邊界條件26-29
• 3.2.1 瞬態(tài)熱分析邊界26-29
• 3.3 排氣管溫度場分析結(jié)果29-31
• 3.3.1 溫度場仿真結(jié)果29-30
• 3.3.2 溫度場仿真結(jié)果分析30-31
• 3.4 小結(jié)31
• 第四章 排氣管熱應力及熱疲勞性能分析31-40
• 4.1 排氣管熱應力分析方法31-34
• 4.1.1 熱傳導基本控制方程31-33
• 4.1.2 熱應力分析基本理論33-34
• 4.2 排氣管熱應力分析34-37
• 4.2.1 有限元模型和材料屬性34-35
• 4.2.2 計算邊界條件設置35-36
• 4.2.3 排氣管熱應力分析36-37
• 4.3 排氣管疲勞性能分析37-39
• 4.3.1 低周疲勞基礎理論37-38
• 4.3.2 排氣管疲勞仿真分析38-39
• 4.4 小結(jié)39-40
• 第五章 排氣管熱應力及熱疲勞結(jié)構(gòu)影響因素分析40-52
• 5.1 引言40
• 5.2 不同出口長度的影響40-44
• 5.2.1 流場結(jié)果分析與對比40-41
• 5.2.2 溫度場結(jié)果分析與對比41-42
• 5.2.3 應力場結(jié)果分析與對比42-43
• 5.2.4 綜合變形結(jié)果分與對比43
• 5.2.5 疲勞安全系數(shù)的計算分析與對比43-44
• 5.3 不同出口直徑的影響44-48
• 5.3.1 流場結(jié)果分析與對比44-45
• 5.3.2 溫度場結(jié)果分析與對比45-46
• 5.3.3 應力場結(jié)果分析與對比46-47
• 5.3.4 綜合變形結(jié)果分析與對比47
• 5.3.5 疲勞安全系數(shù)的計算分析與對比47-48
• 5.4 不同出口位置的影響48-50
• 5.4.1 流場場結(jié)果分析與對比48-49
• 5.4.2 溫度場結(jié)果分析與對比49
• 5.4.3 應力場結(jié)果分析與對比49-50
• 5.4.4 綜合變形結(jié)果分析與對比50
• 5.4.5 疲勞安全系數(shù)的計算分析與對比50
• 5.5 小結(jié)50-52
• 第六章 排氣管有限元模態(tài)分析52-58
• 6.1 模態(tài)分析概述52
• 6.1.1 模態(tài)分析的定義52
• 6.1.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析理論與發(fā)展52
• 6.2 排氣管有限元模型52-53
• 6.2.1 排氣管有限元模型的建立和網(wǎng)格劃分52-53
• 6.3 排氣排氣管自由模態(tài)和約束模態(tài)分析53-56
• 6.3.1 排氣管自由模態(tài)分析53-55
• 6.3.2 排氣管約束模態(tài)分析55-56
• 6.3.3 模態(tài)分析的結(jié)果比較56
• 6.4 小結(jié)56-58
• 第七章 全文總結(jié)與展望58-60
• 7.1 全文總結(jié)58
• 7.2 展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-65
• 附錄 攻讀碩士學位期間參與項目及發(fā)表論文65

【參考文獻】

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本文編號：425902