一种动力附件热流固耦合计算方法、设备及介质技术

本申请公开了一种动力附件热流固耦合计算方法、设备及介质，用以解决现有技术无法准确获取各种复杂工况热部件的应力集中现象及应力值，无法有效反应混动商用车动力附件热态工况下的真实应力状态的问题。包括：构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处理仿真模型并根据热端各部件的物理性能分别确定热端各部件的材料种类；构建热传导分析模型的边界条件和载荷步并计算预催总成的结构温度场；构建热交变分析模型的边界条件和载荷步并计算预催总成在热交变工况下的等效塑性应变增量；基于结构温度场计算预催总成对应的热应力值，并根据等效塑性应变增量，确定混动商用车动力附件排气系统的热冲击强度，以实现对动力附件热流固耦合的计算。热流固耦合的计算。热流固耦合的计算。

【技术实现步骤摘要】
一种动力附件热流固耦合计算方法、设备及介质


[0001]本申请涉及混动商用车
，尤其涉及一种动力附件热流固耦合计算方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]目前，混动商用车动力附件的强度分析一般是要涉及热态环境的，然而，实际中衬套刚度等关键参数的获取比较困难，虽然现有技术能够通过实验获得相关的参数，但是商用车的状态变化较大，一些关键参数不能有效的在另外的车型继续应用，导致商用车的多体动力学分析在整车强度分析中很难开展。
[0003]由于混动商用车中隔热罩及支架等热端各部件的热物理性能参数比较复杂，并且，不同工况下热端各部件的传热状态也比较复杂，所以在大部分的混动商用车动力附件的强度分析中，尤其在混动商用车动力附件排气系统热端的强度分析中，普遍是采用冷态分析的方式，进而再依据经验值对其进行耐久性能评估。但是，这样无法精确获取各种复杂工况下热端各部件的应力集中现象及应力值，不能有效的反应混动商用车的动力附件在热态工况下的真实应力状态。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种动力附件热流固耦合计算方法、设备及介质，用以解决现有技术对混动商用车进行冷态分析后再进行耐久性能评估时，无法精确获取各种复杂工况下热端各部件的应力集中现象及应力值，无法有效的反应混动商用车的动力附件在热态工况下的真实应力状态的技术问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种动力附件热流固耦合计算方法，应用于混动商用车动力附件排气系统，包括：
[0006]构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处理仿真模型，并根据所述混动商用车动力附件排气系统中热端各部件的物理性能，分别确定所述热端前处理仿真模型中热端各部件对应的材料种类；
[0007]构建所述热端前处理仿真模型中热传导分析模型的边界条件和载荷步，并根据所述热传导分析模型的边界条件和载荷步，计算预催总成的结构温度场；所述边界条件包括热接触、空腔辐射以及映射换热条件；
[0008]构建所述热端前处理仿真模型中热交变分析模型的边界条件和载荷步，并根据所述热交变分析模型的边界条件和载荷步，计算所述预催总成在热交变工况下的等效塑性应变增量；
[0009]基于所述结构温度场计算所述预催总成对应的热应力值，并根据所述等效塑性应变增量，确定所述混动商用车动力附件排气系统的热冲击强度，以实现对动力附件热流固耦合的计算。
[0010]在本申请的一种实现方式中，所述构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处
理仿真模型，具体包括：
[0011]构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处理仿真模型，并根据所述混动商用车动力附件排气系统的热端结构，将所述热端前处理仿真模型划分对应的单元结构；
[0012]所述单元结构包括壳体单元、实体单元、焊缝实体单元、螺栓实体单元、涡轮增压器法兰单元以及实体单元表面网格；
[0013]所述壳体单元包括：管件、端锥、壳体、隔热罩、小于预设厚度范围的支架以及小于预设厚度范围的法兰；
[0014]所述实体单元至少包括：大于预设厚度范围的法兰、大于预设厚度范围的支架以及氧传感座；
[0015]所述焊缝实体单元是基于六面体和五面体相结合的方式进行构建的。
[0016]在本申请的一种实现方式中，所述根据所述混动商用车动力附件排气系统的热端结构，将所述热端前处理仿真模型划分对应的单元结构之后，所述方法还包括：
[0017]确定所述焊缝实体单元所焊缝隙两侧的连接处网络相对应且数量相等；
[0018]通过所述螺栓实体单元构建螺栓实体，并根据所述螺栓实体中的螺栓孔位置，建立对应的螺柱截面，以生成对应的螺柱实体单元和螺帽实体单元；
[0019]通过所述涡轮增压器法兰单元构建涡轮增压器法兰，并将所述涡轮增压器法兰和所述螺栓实体进行网格化，以根据网格文件确定对应的温度分布和应力分布；
[0020]通过所述实体单元表面网格，构建所述热端结构与外界空气进行对流换热的表面，以及构建所述热端结构与排气对流换热的排气热端结构表面，以确定所述排气热端结构表面对应的对流换热范围。
[0021]在本申请的一种实现方式中，所述根据所述混动商用车动力附件排气系统中热端各部件的物理性能，分别确定所述热端前处理仿真模型中热端各部件对应的材料种类，具体包括：
[0022]根据热端各部件的物理性能，构建壳体单元属性、实体单元属性、热辐射系数属性、热接触属性以及物理常数属性，并确定所述壳体单元属性对应的材料种类；
[0023]根据所述壳体单元属性对应的材料种类，对所述壳体单元属性的厚度进行赋值，并确定壳体单元的积分点数量与温度的积分点数量相等。
[0024]在本申请的一种实现方式中，所述构建所述热端前处理仿真模型中热传导分析模型的边界条件和载荷步，具体包括：
[0025]构建热传导分析模型中单元结构的接触单元集及接触面，并基于所述热传导分析模型中的接触面和接触单元集，在热端各部件之间进行热接触；
[0026]构建所述热传导分析模型中的空腔辐射，并构建对应的空腔辐射命令；
[0027]以及构建所述热传导分析模型中的映射换热条件，并基于所述映射换热条件，将流体软件中高温气体表面温度、热辐射系数映射至结构软件中热端结构的表面。
[0028]在本申请的一种实现方式中，所述构建所述热端前处理仿真模型中热交变分析模型的边界条件和载荷步之前，所述方法还包括：
[0029]构建热交变分析模型中单元结构的接触单元集及接触面，并基于所述热交变分析模型中的接触面和接触单元集，在热端各部件之间进行热接触；
[0030]确定出螺栓实体的中间截面单元，并根据所述螺栓实体的中间截面单元，构建螺
栓截面单元集、螺栓截面以及预紧力参考点，以建立对应的螺栓预紧力截面。
[0031]在本申请的一种实现方式中，所述构建所述热端前处理仿真模型中热交变分析模型的边界条件和载荷步之前，所述方法还包括：
[0032]确定涡轮增压器法兰周向的三个节点，并根据所述涡轮增压器法兰周向的三个节点，构建局部坐标系；
[0033]确定所述涡轮增压器法兰的外截面节点，并根据所述涡轮增压器法兰的外截面节点，构建参考局部坐标系。
[0034]在本申请的一种实现方式中，所述构建所述热端前处理仿真模型中热交变分析模型的边界条件和载荷步，具体包括：
[0035]构建用于所述热端前处理仿真模型中热交变分析模型的边界集，并构建用于设置约束条件，以及加载螺栓预紧力截面对应螺栓预紧力的第一载荷步；
[0036]构建用于固定螺栓实体，并删除所述螺栓预紧力的第二载荷步；
[0037]构建用于第一次升温的第三载荷步，以及构建用于第一次降温的第四载荷步；
[0038]构建用于第二次升温的第五载荷步，以及构建用于第二次降温的第六载荷步。
[0039]另一方面，本申请实施例还提供了一种动力附件热流固耦合计算设备，应用于混动商用车动力附件排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力附件热流固耦合计算方法，其特征在于，应用于混动商用车动力附件排气系统，所述方法包括：构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处理仿真模型，并根据所述混动商用车动力附件排气系统中热端各部件的物理性能，分别确定所述热端前处理仿真模型中热端各部件对应的材料种类；构建所述热端前处理仿真模型中热传导分析模型的边界条件和载荷步，并根据所述热传导分析模型的边界条件和载荷步，计算预催总成的结构温度场；所述边界条件包括热接触、空腔辐射以及映射换热条件；构建所述热端前处理仿真模型中热交变分析模型的边界条件和载荷步，并根据所述热交变分析模型的边界条件和载荷步，计算所述预催总成在热交变工况下的等效塑性应变增量；基于所述结构温度场计算所述预催总成对应的热应力值，并根据所述等效塑性应变增量，确定所述混动商用车动力附件排气系统的热冲击强度，以实现对动力附件热流固耦合的计算。2.根据权利要求1所述的一种动力附件热流固耦合计算方法，其特征在于，所述构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处理仿真模型，具体包括：构建混动商用车动力附件排气系统的热端前处理仿真模型，并根据所述混动商用车动力附件排气系统的热端结构，将所述热端前处理仿真模型划分对应的单元结构；所述单元结构包括壳体单元、实体单元、焊缝实体单元、螺栓实体单元、涡轮增压器法兰单元以及实体单元表面网格；所述壳体单元包括：管件、端锥、壳体、隔热罩、小于预设厚度范围的支架以及小于预设厚度范围的法兰；所述实体单元至少包括：大于预设厚度范围的法兰、大于预设厚度范围的支架以及氧传感座；所述焊缝实体单元是基于六面体和五面体相结合的方式进行构建的。3.根据权利要求2所述的一种动力附件热流固耦合计算方法，其特征在于，所述根据所述混动商用车动力附件排气系统的热端结构，将所述热端前处理仿真模型划分对应的单元结构之后，所述方法还包括：确定所述焊缝实体单元所焊缝隙两侧的连接处网络相对应且数量相等；通过所述螺栓实体单元构建螺栓实体，并根据所述螺栓实体中的螺栓孔位置，建立对应的螺柱截面，以生成对应的螺柱实体单元和螺帽实体单元；通过所述涡轮增压器法兰单元构建涡轮增压器法兰，并将所述涡轮增压器法兰和所述螺栓实体进行网格化，以根据网格文件确定对应的温度分布和应力分布；通过所述实体单元表面网格，构建所述热端结构与外界空气进行对流换热的表面，以及构建所述热端结构与排气对流换热的排气热端结构表面，以确定所述排气热端结构表面对应的对流换热范围。4.根据权利要求1所述的一种动力附件热流固耦合计算方法，其特征在于，所述根据所述混动商用车动力附件排气系统中热端各部件的物理性能，分别确定所述热端前处理仿真模型中热端各部件对应的材料种类，具体包括：
根据热端各部件的物理性能，构建壳体单元属性、实体单元属性、热辐射系数属性、热接触属性以及物理常数属性，并确定所述壳体单元属性对应的材料种类；根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：于翰林，毛洪海，聂文武，杜凯，钱玉兰，
申请(专利权)人：潍柴新能源商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：