【正文】 要有一定距離，即便有隔熱設(shè)備在，如上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 8 果靠的太近也是會(huì)讓裁判覺(jué)得很不安全。 3） 如果排氣系統(tǒng)的零部件從車身兩側(cè)延伸到主環(huán)以前，那么這些零部件必須有護(hù)罩遮蓋，以防車手或其 它 人員燙傷。使賽以任何速度行駛時(shí)，車手都不會(huì)遭受尾氣污染。 賽事規(guī)則的限制 規(guī)則中對(duì)于賽車的 排氣系統(tǒng)做了如下要求： 1） 賽車排氣系統(tǒng)上必須安裝消音器，用以使噪音達(dá)到允許程度。 具體的就是優(yōu)化設(shè)計(jì)排氣歧管，讓排氣 初段互 相獨(dú)立，各不干擾，且排氣順暢， 計(jì)算好合適的排氣歧管初段長(zhǎng)度，保證每個(gè)汽缸的排氣歧管長(zhǎng)度等長(zhǎng) ，最后又要讓各缸排氣歧管相會(huì)一處排出廢氣。比如利用氣體的震動(dòng)和慣性 讓排氣系統(tǒng)在排氣門附近的壓力降低，這樣排上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 7 氣更加順暢，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)。 圖 賽車排氣歧管 而在設(shè)計(jì)上差 別更是巨大，由于可以使用比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工藝，在排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上受 到的束縛很小，可以做更多有利發(fā)動(dòng)機(jī)性能的設(shè)計(jì)。而賽車排氣管則是相反，由于賽車產(chǎn)量少，追求高性能 表現(xiàn)，對(duì)成本控制要求低。排氣管最基本的作用就是引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣，隔絕排氣高溫。這不僅能夠 提供大學(xué)生們親自參與設(shè)計(jì)制造的機(jī)會(huì)，更值得高興是，與其 它 院校 的學(xué)生能夠增進(jìn)交流，并更深入地接觸社會(huì)，同時(shí)也能通過(guò) FSAE 賽車來(lái)展示我校，展示汽車學(xué)院，這無(wú)疑是一件雙贏的事。 作為 美國(guó)汽車工 程師協(xié)會(huì)于 1979 年創(chuàng)辦的 賽事 ， FSAE 已經(jīng)有二十多上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 5 年的歷史了，目前舉辦賽事的國(guó)家除美、英、德、意、澳及巴西，日本也于幾年前加入推廣這項(xiàng)比賽，借以培養(yǎng)及訓(xùn)練車輛工程研發(fā)設(shè)計(jì)人才，然而該項(xiàng)賽事在 中國(guó) 起步比較晚，我校 RISE 方程式車隊(duì)參加了 2021 年第一界中國(guó) FSAE 大賽，雖然成績(jī)一般，然而學(xué)生的工程能力得到了極大地鍛煉。該賽事是一項(xiàng)車輛性能設(shè)計(jì)方面的比賽而不是一項(xiàng)競(jìng)技比賽。 而本文正是結(jié)合車隊(duì)的實(shí)際工作，幫助車隊(duì)完成一套完整的賽車 的排氣系統(tǒng) 設(shè)計(jì)，并且 解決其中排氣管制造工藝 以及性能評(píng)價(jià)等問(wèn)題。 正如 F1 一樣， FSAE 并非一項(xiàng)單純的體育運(yùn)動(dòng)，而是汽車制造業(yè)中的科技 創(chuàng) 新大賽 ，至今還沒(méi)有一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)具有如此多的高科技。 它 將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造小型具有高性 能的方程式賽車的能力。具有一定的工程價(jià)值。分析結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的排氣系統(tǒng)能夠滿足 FSAE 賽車的要 求； （ 3）根據(jù)所設(shè)計(jì)的排氣管參數(shù)，輸出工程圖紙，完成了排氣管的加工制作，并根據(jù)加工制作存在的問(wèn)題，提出了排氣管設(shè)計(jì)的進(jìn)一步意見(jiàn)。 本文主要 工作 是完成了賽車排氣系統(tǒng)的 參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，排氣系統(tǒng)的性能分析和排氣管的加工制作。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 1 目 錄 摘 要 ................................................... 1 ABSTRACT ................................................... 2 0 引言 ..................................................... 4 1 緒論 ..................................................... 4 大學(xué)生方程式汽車大賽簡(jiǎn)介 ................................ 4 FSAE 賽車排氣系統(tǒng)與民用車性能取向比較 .................... 6 賽事規(guī)則的限制 .......................................... 7 2 排氣系統(tǒng)基本原理 .......................................... 8 排氣系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的基本作用 ............................ 8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本理論 .................................... 8 壓力波在管道中傳播特性和氣柱諧振效應(yīng)概述 .............. 9 諧振效應(yīng)在排氣歧管設(shè)計(jì)中的運(yùn)用 ......................... 9 消聲器設(shè)計(jì)原理 ....................................... 12 3 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析 ..................................... 12 4 出 2 布置 ............................................ 12 4 出 2 出 1 布置 ........................................ 13 4 出 1 布置 ............................................ 14 布置方案選擇 .......................................... 15 4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................. 15 排氣歧管設(shè)計(jì) ........................................... 15 基本參數(shù)計(jì)算 ......................................... 15 集合器位置選擇 ....................................... 18 排氣歧管管路管路排布方案選擇 ......................... 20 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 2 排氣歧管工藝分析及制造過(guò)程分析 ......................... 26 歧管工藝與材料 ...................................... 26 歧管制造過(guò)程分析 .................................... 30 集合器設(shè)計(jì)與工藝分析 .................................. 34 消聲器設(shè)計(jì) ............................................ 35 5 用 FLUENT 有限元分析軟件分析排氣管 ........................ 38 流體力學(xué)與 CFD 分析簡(jiǎn)介與流體性質(zhì)簡(jiǎn)介 .................... 38 網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置 ................................. 39 排氣氣流云圖分析 ....................................... 41 6 改進(jìn)方案 ................................................ 43 設(shè)計(jì)方案缺陷分析 ....................................... 43 改進(jìn)方案 .............................................. 44 7 總結(jié)和建議 .............................................. 45 總結(jié) .................................................. 45 建議 .................................................. 46 參考文獻(xiàn) .................................................. 48 譯文 ..................................................... 49 原文說(shuō)明 .................................................. 58 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 1 摘 要 本論文以 2021 第二 屆 FSAE 中國(guó)大學(xué)生 方程式汽車大賽為設(shè)計(jì)背景，設(shè)計(jì)并且制造 一 輛方程式賽 車 的排氣系統(tǒng) 。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程在滿足 大賽規(guī)則的基礎(chǔ)上， 降低排氣系統(tǒng)重量、提高排氣效率和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力表現(xiàn)、工藝性能滿足制造要求。 （ 1）根據(jù)排氣管設(shè)計(jì)的要求，選擇排氣管的設(shè)計(jì)思路，完成排氣管關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算和排氣管的布置方案； （ 2） 使用 CATIA 軟件完成排氣系統(tǒng)的三維建模，并導(dǎo)入有限元分析軟件 Fluent 進(jìn)行排氣性能分析。 本課題的研究和制造為今后 FSAE 賽車排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造提供參考，總結(jié)了設(shè)計(jì)與制造過(guò)程匯總的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。 關(guān)鍵詞： 排氣系統(tǒng) ， 諧振效應(yīng) ， 消聲器 ，彎管 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 2 Exhaust system Design of FSAE car ABSTRACT Based on the 2021 Formula SAEChina, the second college student formula car petition in China,this pare was to design and manufacture a exhaust system for Formula racing car. The designed exhaust system should fulfill the requirement of low mass, higher power performance and easy fabrication, on the basis of FSAE rules. The main task for this paper is to design and analysis of exhaust system for FSAE car. （ 1） Based on the characteristics of exhaust system, design theory was selected, then the main parameter of exhaust system were determined, and also the arrangement of exhaust pipes. (2) The CATIA software was used to establish the 3D model was imported into Fluent software to analysis the performance of desigened exhaust system. Results showed that the desighed exhaust head can meet the requirement of FSAE car. (3)The exhaust system was fabricated according to the future improvement of fabrication was proposed improve the performance of exhaust system. This paper is both summery of design and fabrication of exhaust system 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 3 for FSAE car, which can provide useful reference of the design of exhaust system for teams in China. Key Words: Exhaust system, Muffler , Resonance effect, bend 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FSAE賽車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 4 FSAE 賽車 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 張勰嵩 053107210 0 引言 眾所周知，要 設(shè)計(jì)制造一輛完整的汽車是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，特別是對(duì)一群大學(xué)生而言，因此 大學(xué)生方程式大 賽將 使車隊(duì)成員們 付出巨大的心血。通常 一個(gè)車隊(duì)需要 用 8 至 12 個(gè)月的時(shí)間設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和準(zhǔn)備賽車?？梢赃@樣說(shuō)，汽車的形成與發(fā)展引發(fā)了汽車運(yùn)動(dòng)，而汽車運(yùn)動(dòng)引發(fā)高科技的不斷突破，