1．论文选题的目的和意义

随着内燃机性能的不断提高 , 其零部件的热负荷也随之不断增大 。排气歧管是连接排气总管和汽缸的桥梁，由于汽缸排出的高温废气直接到达排气歧管，因此排气歧管运行温度较高， 导致壁面剧烈的热膨胀， 而复杂的结构使排气歧管热膨胀受到限制，产生热应力和热载荷，如果热应力超过了材料的屈服极限， 材料的变形就会加剧甚至损坏、破裂， 影响排气歧管的疲劳寿命。排气歧管作为发动机的主要受热件 ,工作热负荷大 , 热应力高 , 工作环境极其恶劣 。

排气歧管在运行时受到热冲击和机械振动的影响，研究表明，振动所产生的机械应力对排气歧管疲劳寿命的影响并不大，因此良好的热特性对于排气歧管的疲劳寿命具有重要的作用。目前， 随着发动机性能的不断提高，排气歧管承受的热载荷也随之不断增大，为满足发动机的工作要求，必须在排气歧管的设计上进行优化，因而对排气歧管进行温度场和热应力的计算分析显得尤为重要．通过计算分析可以预测排气歧管工作过程中可能出现的问题，并以此为依据对其结构进行改良，以便设计出与发动机相匹配的排气歧管，也为后续排气歧管的疲劳可靠性分析奠定基础。

排气歧管的工作环境，在发动机的整体系统中是属于比较恶劣的，一方面要承受高温排出废气的热冲击，一方面又会因为发动机工作过程的振动而产生的振动疲劳，因此，在工作中务必要保证排气歧管的稳定。近年来 ，由于 防止废气污染，噪声以及提高燃油效率的需求，发动机气缸的排气温度不断提高，因超载和路况等原因引起的发动机超负荷运行，导致排气歧管的热疲劳断裂现象时有发生。针对此种情况，对排气管进行相应的热力学分析，找到其失效形式，并从材料，结构方面提出改进意见就具有很重要的实际意义。除了热疲劳破坏，排气歧管也会受到由发动机的振动而引起的受迫振动，进而导致振动疲劳破坏。因此，对排气歧管进行动力学分析，也能够为改进排气歧管结构提供有力的技术支持疲劳破坏，排气歧管也会受到由发动机的振动而引起的受迫振动，进而导致振动疲劳破坏。因此，对排气歧管进行动力学分析，也能够为改进排气歧管结构提供有力的技术支持

2.国内外关于该论题的研究现状和发展趋势

发动机高温废气在排气歧管中的流动，涉及到流、固、热三场的耦合问题，要求解出准确的排气歧管工作时的热负荷相当困难，国内外研究者们对此进行了大量的研究。目前，对于发动机排气歧管的研究主要集中在四个领域：第一、对排气歧管内流道进行流场分析，主要研究其流通性与排气口流速分布均匀性；第二、对排气歧管进行瞬态流固热耦合分析，获取其工作时的稳定热负荷，确保其结构强度满足工作要求：第三、排气歧管振动特性分析，主要是判断发动机正常工作转速对应的频率范围是否与排气歧管的各阶固有频率有交叉，并对其进行改进优化；第四、排气歧管疲劳性能研究，主要是热疲劳性能研究。