排氣系統(tǒng)的傳熱及熱性能研究.pdf

1、隨著我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)快速的發(fā)展，汽車(chē)的保有量的增加使得其產(chǎn)生的噪聲逐漸成為影響人們?nèi)粘Ｉ畹膰?yán)重問(wèn)題。所以對(duì)車(chē)輛噪聲的控制，不僅關(guān)系到乘坐的舒適性，而且還關(guān)系到對(duì)環(huán)境的保護(hù)。而發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲是汽車(chē)噪聲的主要來(lái)源之一，加裝消聲器是減小汽車(chē)排氣噪聲的最有效的措施，同時(shí)也是減小發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的主要技術(shù)措施。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增加排量增大，消聲器的消聲量也增加，其結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。由于排氣系統(tǒng)中的高溫廢氣使得其殼體產(chǎn)生較大的溫度分布梯度，從而產(chǎn)生有熱

2、應(yīng)力，在長(zhǎng)時(shí)間的作用下會(huì)使得排氣系統(tǒng)產(chǎn)生有熱疲勞損傷。如今設(shè)計(jì)出的消聲器結(jié)構(gòu)與性能上，主要關(guān)注的焦點(diǎn)是排氣噪聲和排氣背壓，對(duì)排氣系統(tǒng)的熱負(fù)荷和熱性能關(guān)注的還不是很多，對(duì)熱疲勞的研究也進(jìn)行的更少。
　　 本文是在某車(chē)型排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。對(duì)已設(shè)計(jì)出來(lái)三種方案的排氣系統(tǒng)進(jìn)行有限元的穩(wěn)態(tài)熱分析，從中選出較好的一種方案對(duì)其進(jìn)行熱疲勞仿真模擬，以評(píng)估其疲勞壽命，其研究采用數(shù)值模擬分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法進(jìn)行。本文最先介

3、紹了國(guó)內(nèi)外在消聲器傳熱以及熱負(fù)荷研究上的進(jìn)展和數(shù)值技術(shù)的數(shù)學(xué)方法；后介紹了傳熱學(xué)的理論研究，這其中包括了瞬態(tài)的熱分析理論、穩(wěn)態(tài)的熱分析理論、傳熱邊界條件的數(shù)學(xué)模型以及熱應(yīng)力計(jì)算的數(shù)學(xué)模型；最后就本文的計(jì)算工具，有限元法的基本原理以及公式和計(jì)算方程的推導(dǎo)做了介紹和分析研究。
　　 在排氣系統(tǒng)的傳熱以及熱負(fù)荷的研究中，應(yīng)用Fluent軟件模擬計(jì)算出排氣系統(tǒng)內(nèi)氣體的溫度分布，獲得其殼體的傳熱邊界條件；后采用間接耦合的分析方法，將流體分

4、析獲得的熱邊界條件映射到排氣系統(tǒng)的固體模型上，進(jìn)行傳熱的有限元計(jì)算和分析，并應(yīng)用有限元軟件ANSYS計(jì)算出消聲器殼體的溫度場(chǎng)分布以及其產(chǎn)生的熱應(yīng)力場(chǎng)的分布，并通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證計(jì)算的準(zhǔn)確性；最后對(duì)三種方案的消聲器模型進(jìn)行傳熱以及熱負(fù)荷的研究對(duì)比分析。比較得出在傳熱以及熱負(fù)荷方面最優(yōu)的一種方案，并對(duì)其進(jìn)行熱疲勞的模擬分析。通過(guò)對(duì)主消聲器有限元的瞬態(tài)熱分析計(jì)算，得到其在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的熱應(yīng)力分布，并通過(guò)相關(guān)的熱疲勞理論估算出其疲勞壽命，并通過(guò)