对排气歧管热模态进行基础研究,对排气歧管热模态的数值模拟分析流程进行了阐述。以某汽油发动机排气歧管为研究对象,采用STAR-CCM+对排气歧管流场进行分析,计算稳态流场的温度分布和歧管内壁面与废气的对流换热系数;然后通过ABAQUS采用流固耦合方法计算排气歧管的固体域温度场及热应力,作为热模态分析的边界条件;最后由ABAQUS完成排气歧管工况条件下热模态分析计算。 ）提高排气歧管的刚度，通过改变材料和优化结构实现。结构优化可以增加壁厚或增加加强筋，增加壁厚时如果增加歧管的内壁壁厚，则可能会影响排气歧管内流体的流动特性而影响发动机的性能，所以建议增加外壁壁厚。增加加强筋可以小幅度提高排气歧管固有频率，同时加强筋增加重量不多，并且不会改变排气歧管内部流道结构，因而对排气歧管的其他性能不会产生负面影响。2）减小排气歧管的质量，设计较为合理的结构及选择轻型化的材料。2排气歧管热模态分析2.1流场分析向STAR-CCM+导入排气歧管模型（图1），利用前处理器包面功能，抽取排气歧管的封闭流体域，进行表面重构。表面重构后选用多面体网格对流体域划分网格，生成31.7万流体域单元（图2）；用六面体网格对固体域划分网格，生成17.1万固体域单元（图3）。图1排气歧管3D图形图2流体域网格图3固体域网格歧管入口设置为质量流量进口，采用同时进气法，单缸进口流量为0.035kg/s，温度950℃；出口设置为压力出口，压力400kPa，出口温度945℃；流体设置为理想气体

转载 ，排气歧管热模态-数控滚圆机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机折弯机物理模型采用标准k-ε湍流模型。通过稳态的流场分析可以计算得到排气歧管的各歧管流动压力损失第39卷第10期2017-10(a)一阶振型：463.7Hz(b)二阶振型：1053.8Hz图8自由状态热模态振型图(a)一阶振型：838.7Hz(b)二阶振型：1280.9Hz图9约束状态热模态振型图由计算结果可知：自由状态下排气歧管一阶固有频率为463.73Hz，结构主要存在X/Y向的扭转变形，二阶固有频率为1053.8Hz，结构发生Y/Z向的扭转变形，前十阶的振型主要都以扭转为主。约束状态下排气歧管一阶固有频率为838.75Hz，结构主要存在Y/Z向的弯曲和X向的扭转，二阶的固有频率为1280.9Hz，结构发生X/Z向的弯曲和Y向扭转变形，前十阶的振型以弯曲为主，部分阶伴随扭转。约束状态影响排气歧管热模态频率在一定程度上小幅上升。在ABAQUS中可以以动画的形式显示结构的变形方向及相对幅值。本文研究的四缸发动机的最低转速为600rpm，最高转速为6000rpm，由式(1)可得发动机激励频率最小10Hz，最大100Hz；由式(2)可得排气脉冲激励频率最小20Hz，最大200Hz，由式(3)可以得到考虑车身振动的发动机工作频率最大250Hz。由计算结果可以知道排气歧管自由状态时热模态的一阶固有频率为463.73Hz，约束状态时的一阶固有频率为838.75Hz，实际工况条件下的频率应该介于约束状态与自由状态之间，大于考虑车身振动的发动机工作频率范围250Hz，可以避免排气歧管与发动机及其他零部件产生共振现象，符合排气歧管的设计技术指标。3结论1）本文对排气歧管热模态进行基础研究，对排气歧管热模态的数值模拟分析流程进行了阐述。2）以某汽油发动机排气歧管为研究对象，对排气歧管流场进行分析，同时采用流固耦合方法计算排气歧管的温度场及热应力，以此作为热模态分析的边界条件，通过ABAQUS完成排气歧管热模态分析计算。3）本文方法可以作为发动机排气歧管热模态数值模拟分析排气歧管热模态-数控滚圆机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机折弯机 转载