مدل سازي عددي رفتار ديناميكي جريان داخل يك منيفولد اگزاست و آناليز پارامترهاي اندركنش سيال و پوسته

Numerical modeling of the dynamic behavior of the flow inside exhaust manifold and analysis of fluid and shell interaction parameters

امروزه با نگرش به طراحي و كاربرد فراوان قطعات مورد نياز موتورها در صنايع خودروسازي توسط مهندسان داخلي و بومي سازي اين صنعت درخصوص طراحي، تحليل و توليد قطعات، بايستي در فرآيندهاي اوليه طراحي و ساخت، كليه متعلقات موتورها ازجمله راهگاه خروجي گاز و ورودي هوا و پارامترهاي موثر بر آنها در دستور كار قرارگرفته تا در آينده دچار صدمات جبران ناپذيري از قبيل خوردگي، تنش و كرنش، خستگي و استمرار آنها كه منجر به تسليم قطعه و شكست شده نگرديم. از آنجا كه آناليز و شناخت روابط حاكم در موارد مطروحه با استفاده از نرم افزارهاي فراوان انجام مي گردد بنابراين ميتوان از صرف هزينه هاي عمده نظير كارهاي تجربي و آزمايشگاهي جلوگيري كرده و در زمان بندي روند ساخت قطعات گام هاي اساسي را برداشت. در اين مقاله ابتدا هندسه يك راهگاه خروج دود، تحت شرايط اوليه مشخص با اعمال بارگذاري ها در محيط نرم افزاري مورد تحليل و آناليز قرار گرفت. سپس كليه پارامترهاي فيزيكي موثر بر روي آن استخراج و به صورت كانتورهاي سرعت، فشار و جريان مشاهده و رفتار ديناميكي بدنه نيز شبيه سازي شده كه در انتها به كمك نتايج موجود مطابقت مناسبي حاصل گرديد. جهت مدل سازي عددي از نرمافزار قدرتمند استار سي سي ام استفاده نموده و روند تحليل رفتار ديناميكي جريان در راهگاه خروجي موتور به روش حجم حدود شبيه سازي شده است.

Nowadays, with regard to numerous designs and applications of engines components required in automotive industry by domestic engineers and the localization of this industry in components design, analysis and manufacturing, all engine accessories such as exhaust and inlet manifolds must be mainly paid attention in order to prevent future irreparable damages such as corrosion, tension and strain, fatigue, which will lead to surrender and failure. Since analyzing and recognizing of the governing relations in these cases is conducted using numerous software, it is possible to prevent major expenses such as experimental measures, and to take the basic steps in the manufacturing process, saving significant amounts of time and cost. In this paper, the geometry of an exhaust manifold was firstly analyzed under the specific initial conditions by applying the loadings to the model. Then, all of the effective physical parameters were extracted and analyzed in terms of velocity, pressure and flow contours, and the dynamic behavior of the body was also simulated. Finally, the obtained results show good agreements to the experimental data. For numerical modeling, a powerful computational software named Star ccm+ was employed and the dynamic behavior of flow in the exhaust manifold was analyzed using optimized Finite Volume (FV) method.