تحليل ترمومكانيكي چند راهه دود و واكنشگر به روش وابستگي جامد و سيال

Thermomechanical Analysis of Exhaust Manifold and Catalyst for with Fluid Structure Interaction

طراحي چندراهه دود به دليل تاثير روي عملكرد واكنشگر و وجود بارهاي حرارتي و ترمومكانيكي بالا، بسيار مهم است. در اين مقاله ابتدا تحليل جرياني گذراي چندراهه دود و واكنشگر با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام شده است و سپس از نمودارهاي دما و ضرايب انتقال حرارت براي تحليل ترمومكانيكي روي سطح داخلي چندراهه دود به كمك نرم افزار متلب در سه چرخه متوالي ميانگين زماني گرفته شده است. توزيع دما و ضريب انتقال حرارت ميانگين به عنوان شرط مرزي براي تحليل ترمومكانيكي پايا روي سطح داخلي چندراهه دود نگاشت شده است. به عنوان اعتبار سنجي نتايج تحليل حرارتي با داده هاي آزمون تجربي صحه گذاري شده اند. در تحليل ترمومكانيكي، توزيع تنش در چند راهه ناشي از اعمال بار حرارتي، توزيع تنش پسماند در چند راهه پس از سرد شدن، جابجايي قائم اتصال در اثر اعمال بار حرارتي، تابيدگي اتصال در راستاي قائم در اثر كرنش دائمي مورد ارزيابي قرار گرفته است. در نهايت اصلاحات هندسي لازم براي بهبود مقاومت سازه اي و استحكام آن ارائه شده است.

Design of exhaust manifold is important due to its effects on performance of catalyst, thermal and thermo- mechanical loads. In this paper, first transient analysis of fluid was carried out with FLUENT software, then time-average temperature and heat transfer coefficient contour for three cycle were mapped on inner surface of exhaust manifold with MATLAB software for thermomechanical analysis. For validation of thermal analysis, experimental thermal data was used. In thermomechanical analysis, stress distribution in exhaust manifold due to thermal load, residual stress in exhaust manifold after cooling, vertical displacement of flange due to thermal load, flange torsion in vertical direction due to plastic strain has been validated. Finally, necessary geometrical corrections for optimal design structural resistance and strength of it has been delivered.