为提高发动机排气性能,探究某型发动机排气歧管内流道结构的合理性,首先根据发动机参数建立排气歧管三维模型,借助CFD软件对排气歧管进行内流场分析。结果表明,当某一进气口进气时,会在相邻或间隔的进气管道内产生涡流,且出气口管道横截面上速度分布差值较大。当排气频率增加时,各歧管内的废气将相互影响,导致废气不能及时排出,影响发动机性能。

发动机排气歧管工作环境恶劣,容易产生热应力和热负荷,造成局部变形甚至热裂漏气等故障。对排气歧管温度场以及热应力、热变形的分析有利于指导排气歧管的设计,提高排气歧管疲劳寿命。选取不同的入口边界条件,分析排气歧管的内流场温度,并采用顺序流固耦合方法,计算排气歧管的热应力和热变形。结果表明,排气歧管入口温度越高、速度越大,内流场温度差就越大,最低温度也越高;在排气歧管入口处及出口处热应力和热变形均较大,最大热应力为320MPa。

排气歧管在工作状态下,要承受很高的环境温度,而在较高的环境温度下,金属材料的力学性能与热学性能通常会发生较大的变化。文中通过添加实测的各种部件材料随温度变化的性能参数,介绍了某柴油机排气歧管热固耦合分析过程,以及主要使用AVL系列软件与Abaqus软件进行的排气歧管热固耦合分析流程。

基于TRZ创新理论解决一类含出气蚌壳的排气歧管生产效率低的问题,以实际的案例讲述了TRZ的方法和工具在解决工程问题上的应用。