随着发动机功率和排放要求的不断提高,排气歧管设计的合理性对发动机的性能有着重要的影响。在实际使用中,排气歧管的流动性能不但影响发动机的动力性能,并且在排气时排气歧管也容易因温度过高而发生热力学性能失效。本文针对这些问题,对某柴油机排气歧管进行研究,具有一定的理论意义和工程应用价值。本文应用GT-POWER、FLUENT和ABAQUS软件对排气歧管的流动性能及热力学性能进行了仿真分析,并根据计算结果对排气歧管的结构进行了改进。主要工作分为三个方面:(一)采用GT-POWER和FLUENT软件耦合研究排气歧管的瞬态内流场,分析内流场的流动性能;(二)将CFD和FEA方法结合,基于面映射的流固耦合方法对该排气歧管的温度场、应力场、疲劳寿命以及模态等性能进行仿真分析;(三)对排气歧管的结构进行改进设计。主要研究结果如下:对于原始模型:(1)虽然排气歧管出口端面满足速度均匀性要求,但在排气时支管内出现了窜气和漩涡现象。(2)排气歧管的最大热应力接近给定材料的抗拉强度;排气歧管的疲劳寿命为27630个循环。(3)工作状态的最小固有频率为991.09 Hz,远高于排气激励和路面载荷激励,排气歧管不会出现共振现象。对排气歧管结构作出增大出口直径、在支管间设置加强筋的改进后发现:(1)改进后的出口端面满足速度均匀性要求,排气歧管窜气和漩涡现象有所改善,且歧管出口的体积流量增加了1.64倍,有利于废气快速排出。(2)改进后排气歧管的最高温度较改进前降低了3.4%;最大热应力值降低了42.6%;排气歧管不会因疲劳破坏而发生断裂。(3)改进后排气歧管的固有频率更加远离了发动机和道路的激励频率范围。综上所述,通过增大歧管出口的直径以及增加歧管上的加强筋可使排气歧管更好地满足使用要求,可为工程实际中对排气歧管的优化设计提供参考。