基于流固耦合的車用蓄水瓶動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、車用蓄水瓶是發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)的重要組成部分,其可靠性直接影響冷卻系統(tǒng)甚至發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。而蓄水瓶工作時(shí)將受到自身重力、冷卻液沖擊和作用于安裝位置的機(jī)械載荷共同作用,當(dāng)處于惡劣工況時(shí)可能出現(xiàn)蓄水瓶殼體粘接面開裂或者安裝支板斷裂等問(wèn)題,而國(guó)內(nèi)外卻鮮有人對(duì)其進(jìn)行流固耦合仿真分析。因此有必要通過(guò)仿真方法對(duì)蓄水瓶系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,獲得其動(dòng)力特性參數(shù),校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,并通過(guò)分析了解液面高度、溫度等因素對(duì)蓄水瓶系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響。基于流固耦合

2、的蓄水瓶系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析也對(duì)小型塑料制儲(chǔ)液設(shè)備的設(shè)計(jì)分析具有一定的參考意義。
　　本文根據(jù)某款車用蓄水瓶三維模型建立其相應(yīng)的有限元分析模型,并以ADINA軟件為仿真平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行流固耦合分析,包括流固耦合靜力分析和位移激勵(lì)響應(yīng)分析以及基于勢(shì)流體的流固耦合模態(tài)分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　?、偻ㄟ^(guò)對(duì)常溫下的蓄水瓶系統(tǒng)進(jìn)行流固耦合模態(tài)分析,發(fā)現(xiàn)蓄水瓶系統(tǒng)模態(tài)分為低階流體晃動(dòng)模態(tài)和高階結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài),流體對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率影響非常

3、明顯,但是對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)振型幾乎沒有影響,可以通過(guò)純結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析快速準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)的流固耦合模態(tài)振型。
　?、诒疚牟捎肰OF法正確地模擬了冷卻液的晃動(dòng)過(guò)程,計(jì)算結(jié)果表明液面高度、位移激勵(lì)強(qiáng)度對(duì)蓄水瓶結(jié)構(gòu)應(yīng)力大小和變形程度都有較大的影響。但是常溫下蓄水瓶不同強(qiáng)度的位移激勵(lì)下作用下,殼體最大應(yīng)力不超過(guò)6MPa,小于材料此時(shí)的屈服強(qiáng)度33MPa,粘接面最大應(yīng)力不超過(guò)2MPa,小于粘接強(qiáng)度18MPa。因此蓄水瓶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在常溫下滿足許用要求。

4、
　?、弁ㄟ^(guò)對(duì)不同溫度下的蓄水瓶系統(tǒng)進(jìn)行流固耦合模態(tài)分析,發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)蓄水瓶結(jié)構(gòu)模態(tài)振型沒有影響,而對(duì)模態(tài)頻率有較大影響。溫度升高,結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率降低,80℃時(shí)實(shí)際最高液位的蓄水瓶結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率降低至44.46Hz。此時(shí)蓄水瓶可能被激起共振,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形增大,應(yīng)力增大,甚至有斷裂的危險(xiǎn)。
　?、軠囟葘?duì)蓄水瓶結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力分布規(guī)律沒有影響,對(duì)等效應(yīng)力數(shù)值大小的影響也較小。溫度升高時(shí),結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力有小幅度的增加。但是在80℃時(shí),實(shí)際最高