汽车排气管隔热(利用STAR-CD 模拟优化柴油机排气管隔热方案)

汽车排气管隔热
利用STAR-CD 模拟优化柴油机排气管隔热方案

Optimization on thermal insulating project of the exhaust of pip of engine with STAR-CD
吕继组 白敏丽 薛莹莹
（1 大连理工大学 能源与动力学院，大连 116023）
摘 要: 本文通过对排气管隔热方案的分析，自行设计了隔热材料，理论预测其导热系数，采用STAR-CD 软件，对排气管真实的流固耦合模型进行了大量的数值模拟实验；分析了隔热结构中隔热材料导热系数、厚度、表面发射率、隔热方式等因素对排气管隔热效果的影响；
通过隔热材料与真空层的匹配，得到了即满足紧凑性要求，又能高效隔热的隔热方案。
关键词: 排气管隔热；隔热度；STAR-CD

Key words: Exhaust pipe thermal insulating; Efficiency of thermal insulation; STAR-CD
1 前 言
随着发动机强度的不断提高，燃烧废气的温度也在不断增加，从而导致排气管外表面温度上升。发动机全负荷工作时，排气管外表面温度在500－600℃，特种车辆温度更高。对于特种车辆，排气管的强烈散热会导致发动机附近的顶甲板和侧甲板温度显著升高，呈现较强的红外辐射，成为现代侦察和制导技术发现、识别和跟踪目标的重要依据，对特种车辆在战场中的生存造成日益严重的威胁。改进和完善特种车辆发动机排气管的隔热技术，将有助于降低目标被发现和被识别的概率，可以解决因动力舱温度升高致使进气效率降低、发动机效率下降等问题，同时还可以改善操作环境，提高作战能力[1]；减少排气热损失，提高废气热量的利用率，且具有一定的节能作用。
针对隔热方式及发动机排气管隔热问题，本文采用导热系数较小的氧化锆空心球作为隔热材料的基体[2]，耐高温金属薄壳包覆并抽真空，处理后的隔热材料能有效的控制固体和气体导热，通过选择合适的空心球尺寸和气孔率可以使隔热层总体导热系数达到最小。利用大型CFD 软件STAR-CD 模拟方法对排气管隔热中的各种因素对隔热效果的影响进行系统分析，为更为苛刻的隔热环境提供理论支持。

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