应用 | CAE仿真技术在汽车排气系统设计中的应用

排气系统通常在高温下工作，在汽车行驶过程还伴随着振动。另外由于现在法规越来越严苛的要求，排气系统在污染物的后处理上也发挥着重要的作用，有三元催化转化器、SCR、DPF等后处理装置，还配有消音器来降低噪声。因此排气系统内部流动复杂，并有各种化学反应，受到高温振动等还可能发生断裂。在设计过程中可以将CAE分析与试验和经验相结合，提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。

排气系统内部流动分析

• 排气歧管、排气道背压分析

• 各缸流动均匀性分析

• 排气时气流互相干涉分析

• 壁面温度分析

通过ANSYS流体软件得到系统内部的流动特性以及壁面的温度，从而指导设计排气管路的形状以及布置方式，避免出现局部高温等不正常现象。

三元催化转化器性能分析

• 内流场、温度分布

• 化学反应过程

ANSYS流体软件帮助实现内部流动和温度分布的均匀性，了解起燃特性和化学反应过程，提高催化效率。

SCR工作性能分析

• 尿素的水解反应

• 尿素水溶液的喷射、雾化、蒸发及混合过程

• 与NOx的化学反应计算

通过ANSYS流体软件实现内部流动的均匀性，使混合更加充分，优化尿素喷射装置的位置以及尿素喷射量，提高NOx的转化率。

DPF工作性能分析

• 碳烟颗粒的运动情况

• 碳烟颗粒的沉积

• DPF再生分析

借助ANSYS流体软件，了解碳烟颗粒的沉积情况并对再生性能进行分析，提高过滤器的过滤效率。

消音器工作性能分析

• 压力损失、消声量的计算

• 气动噪声分析

系统强度、焊接疲劳、振动、断裂问题

• 结构模态分析

• 谐响应分析

• 管路系统疲劳分析

• 焊缝疲劳分析

• 研究振动，优化结构减振

使用ANSYS软件对发动机排气系统（排气歧管、催化转化器和尾管部分）进行热应力分析，根据计算结果判断排气系统中是否存在由于热疲劳而产生的失效、断裂等隐患。

相关CAE软件模块：

几何建模：Ansys SCDM

结构仿真分析：Ansys Mechanical

疲劳寿命分析：Ansys nCode Designlife、Ansys Fatigue

流体仿真分析：AnsysCFX、Fluent、ICEM CFD

设计优化分析：Ansys optiSlang

关于汽车设计仿真，我们陆续发布了多篇案例和应用文章，以下文章点击“文章标题”即可阅读。