بررسي طرح بهبود يافته پوسته پرخوران موتور ملي: شبيه سازي ترمومكانيكي و مدلسازي فرايند توليد

Investigation of the improved design of the EF7 TC engine turbocharger housing: Thermomechanical simulation and modeling of manufacturing method

يكي از موارد مهمي كه در طراحي پوسته هاي توربين پرخوران بايد مورد توجه قرار گيرد، بررسي تنش هاي حرارتي و خستگي قطعه در مقابل بارهاي ترمومكانيكي عملكرد پرخوران است. در اين مقاله با استفاده از نرم افزارهاي المان محدود و با شرايط مرزي حرارتي بدست آمده از نرم افزار هاي ديناميك سيالات محاسباتي، ابتدا توزيع حرارت را بر روي مجموعه چند راهه دود و پرخوران بدست آورده و با استفاده از روش هاي تحليل كوپل باز ترمومكانيكي، تحليل تنش و دوام خستگي كم چرخه ترمومكانيكي انجام شد. شبيه سازي فرآيند ريخته گري پوسته پرخوران موتور ملي (EF7 TC) نيز در نرم افزار پروكست انجام شد. بر اثر تنش ترمومكانيكي تنش هايي بصورت تنش هاي پسماند در قطعه باقي خواهد ماند كه در صورتي كه اين مقادير از حد مجاز بيشتر باشد، منجر به ترك خوردگي قطعه در مدت عمر مفيد كاركرد موتور خواهد شد. با توجه به بهبودي كه در طراحي پوسته پرخوران انجام شد، نتايج شبيه سازي انجام شده نشان داد، طرح پيشنهادي بدون عيب مي تواند در موتور مورد استفاده قرار بگيرد.

One of the important issues that should be considered in design of Ni-resist D5S cast iron turbine housings is thermal stress and fatigue of part in thermomechanical loading of turbocharger. In this paper using finite element analysis (FEA) and with the boundary conditions derived from CFD simulation, the temperature distribution in the turbine housing is calculated first, then the transient conjugate heat transfer (CHT) analysis is applied for stress and fatigue analysis. Simulation of the manufacturing process is also implemented using Procast software. If the residual stresses that calculated with simulation are higher that the limit stresses, the risk of part failure due to the crack will exist. With respect to the design change that has been proposed for turbine housing and the simulation results it is concluded that, new design can be used in engine without failure.