基于直接流固耦合的发动机排气歧管热应力分析

孙立旺，朱清山，侯献军，刘志恩，颜伏伍

(1．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070;2．现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北武汉430070;3．黄淮学院电子科学与工程系，河南驻马店463000)

排气歧管是汽车发动机排气系统中高温废气最先经过的部件，在常温到高温与高温到常温的激热、激冷交变状态下工作，因而工作环境相当恶劣，若其在工作过程中由热载荷引起热疲劳裂纹及漏气等问题会影响发动机工作的可靠性及发动机的排放性能［1］．目前，随着发动机性能的不断提高，排气歧管承受的热载荷也随之不断增大，为满足发动机的工作要求，必将增加排气歧管在设计上的难度，因而对排气歧管进行温度场和热应力的计算分析显得尤为重要．通过计算分析可以预测排气歧管工作过程中可能出现的问题，并以此为依据对其结构进行改良，以便设计出与发动机相匹配的排气歧管，也为后续排气歧管的疲劳可靠性分析奠定基础［2］，曾有研究人员采用流固耦合的方法针对一款在使用过程中出现裂纹的排气歧管进行了热应力分析，且改进措施的有效性得到了试验的验证［3］．本研究以某汽油发动机排气歧管为研究对象，采用直接流固耦合方法［4］计算排气歧管的温度场及热应力．以便为发动机的研究提供理论依据．

1 排气歧管温度场及热应力的计算

1．1 排气歧管温度场温度场的计算

在分析排气歧管的稳态传热过程中，假设其为常……