تحلیل خستگی گرمائی- مکانیکی پُرچرخه چندراهه دود موتور پرخوران به روش اثر دو سویه سیال و جامد

امروزه کارخانه های خودرو سازی به منظور افزایش گشتاور و توان با در نظر گرفتن مصرف سوخت، به سمت تولید موتورهای پرخوران رفته اند. با توجه به افزایش دمای گازهای خروجی در موتورهای تقویت شده شناسایی نقاط بحرانی چندراهه دود در شرایط بحرانی کارکرد موتور (حداکثر دور و بارکامل)، جهت پیش گیری از شکست چندراهه دود بسیار مهم است. در این پژوهش تحلیل ترمومکانیکی، خستگی و تخمین عمر چندراهه دود در بحرانی ترین حالت کارکرد موتور با استفاده از تعامل دو طرفه محیط سیال و پوسته جامد، انجام شده است. در تعامل دو طرفه در هر گام زمانی ابتدا تحلیل جریانی چندراهه در نرم افزار فلوئنت انجام می شود، سپس دما، ضرایب انتقال حرارت جابجایی و فشار از محیط سیال روی سطح داخلی پوسته چندراهه نگاشت می شود. در محیط جامد پیش بار پیچ ها، بسترهای الاستیک برای در نظر گرفتن اثر سرسیلندر و پرخوران درنظر گرفته شده و تحلیل ترمومکانیکی با نرم افزار انسیس انجام می شود، سپس با محاسبه کرنش و تغییر شکل چندراهه، شبکه جدید برای تحلیل در گام زمانی بعدی به نرم افزار فلوئنت وارد می شود و این چرخه با توجه به تعداد گام زمانی تا انتهای سیکل ادامه می یابد. نتایج شبیه سازی حرارتی جریان و محیط جامد با داده های آزمون تجربی دما، صحه گذاری شده است. در نهایت کانتورهای دما و ضریب انتقال حرارت، دما در پوسته جامد، کرنش، تنش نرمال، فون میزز و تنش های تناوبی رسم شده و عمر چند راهه دود تخمین زده شده است.

کلیدواژه ها:

Turbocharged engine ، exhaust manifold ، mechanical high-cycle fatigue ، موتور پرخوران ، چند راهه دود ، خستگی ترمومکانیکی پُرچرخه