机械耦合分析--中英文外文翻译.rar

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柴油机排气歧管的CFD-FE耦合分析

摘要：计算机仿真技术的迅速发展使人们能够很容易的建立几何形状、材料性能和负载情况复杂的模型，并分析其在模拟接近实际情况的运行条件下的变形和应力。然而跨学科多物理量分析的效率和质量却高度依赖于各有限元软件、材料科学和流体动力学工程师之间专业知识的获取与融合。瑞士的苏尔寿公司（Sulzer Innotec）对装有水冷系统的柴油发动机排气歧管的热应力数值研究就是一个典型的例子。首先，为了确定具体的温度和压力分布，在固定的运行条件下，对排气歧管进行三次不同冷却液流动的计算流体力学（CFD）分析，利用计算流体力学模拟排气歧管的流体流动和传热以及流体与排气歧管之间的耦合传热。模拟分析得到的计算流体力学网格固体部分的温度分布就是第二步中的载荷。随后，利用单向耦合并考虑材料非线性性能的方法对排气歧管结构的ABAQUS有限元模型进行分析，确定其相关的变形和热应力，而该有限元模型包括600000个单元数量。通过苏尔寿公司开发的算法对四面体类型的10节点单元进行温度插值。本文主要是提出并讨论整个的研究过程与结果。
　　　
关键词：CFD耦合，传热，热应力

1概述
　　　排气歧管是柴油发动机中易破裂损坏的部件，即使是性能优良的铸造合金材料，在经受相对较高的温度时也会产生明显的应力和位移。Sulzer Innotec公司为Guascor公司对一款设计有水冷却系统的排气歧管（图1）的热机械变形进行了一系列的计算流体力学-有限元（CFD-FE）耦合模拟计算。本文对以下三种冷却情况进行分析：
　　　·全流量冷却