范习民，崔宁，王强，孙影，许涛，胡昌良，李波

（安徽江淮汽车股份有限公司，合肥230601）

0 引 言

排气歧管是发动机的主要受热零件，与高温燃气直接接触，承受较高的温度，工作环境恶劣。如果排气歧管受热时引起的变形过大，会造成漏气，使内燃机无法正常工作。因此对发动机排气歧管热固耦合分析很有必要。

进行热固耦合分析，必须要获得包括排气歧管内外流场的温度与对流换热系数边界，再使用FEA 软件进行热应力、密封性和残余应力应变分析等。

首先通过BOOST 计算出排气歧管的进出口边界条件；然后将边界条件应用于CFD 计算中，通过FIRE 计算排气歧管的内流场（瞬态）以及外流场（稳态），得到歧管内外壁面的温度以及对流换热系数分布，进行时域平均后，将结果映射到FEM 的网格上；最后通过Abaqus 对歧管总成进行了热固耦合分析，对设计方案进行评估。

排气歧管耦合分析考虑了排气歧管螺栓预紧力与热应力，主要分析以下几项内容：1）排气歧管温度场分布；2）排气歧管垫片密封性分析；3）热应力分析与残余应力应变分析。

其主要分析流程见图1。

1 热固耦合分析流程

1.1 Boost 性能仿真

图2 是发动机的BOOST 的计算模型。环境气体从边界SB1 吸入，通过管1 到空滤器CI1，再通过管2 进入涡轮增压器，出来再通过管3 导向中冷器CO1，再经连接管4 进入进气歧管的谐振腔，用PL1 代替，考虑到EGR 的存在，容腔的一部分容积转化成连接管16，17。管子5～8代表进气歧管和气道，通过气道将气引到气缸C1～C4。管子9～12 代表排气歧管和气道，通过气道将气引到容腔PL2，再通过管13 连接到增压器TC1，经管14 连接到消声器PL3，然后经管15，通过SB2 流向大气。……