随着内燃机强化程度地不断提高,其热负荷与机械负荷也随之增加。排气系统由于承受排气高温和螺栓预紧力的冲击,以及受到来自发动机的高频振动冲击,其设计是否合理直接影响发动机整机结构稳定性,耐用性和可靠性。不合理的设计会导致进气效率降低,排气管产生裂纹、变形、螺栓松动、排气泄露等问题。因此,进行排气系统热-机械负荷分析,优化进排气系统结构,对提高发动机性能与可靠性具有十分重要的实际应用意义。本文分析了一种柴油机的进气系统和排气系统。通过CFD方法进行了发动机一维、三维耦合计算,缸内燃烧计算和排气流动计算,获得了较为准确的排气管壁面流体温度和换热系数。发动机排气系统有限元仿真分析以流固耦合计算获得的排气系统温度场为初始边界条件,并结合振动以及螺栓预紧力等机械载荷,进行热-机械耦合计算,分别对排气管热-机械工作应力,排气管变形,排气管系统振动模态、排气管及增压器垫片密封性能进行了计算分析。计算结果表明,排气管系统结构设计基本是合理的,时均化处理后的换热系数分布整体呈现出中间高两端低的趋势,温度分布均呈现出支管高,其他位置低的特性。只考虑进气均匀性的话,新系统更佳。排气管应力集中区域以排气管螺栓孔和排气管法兰连接部位为主,排气歧管法兰变形量较大,且排气系统有发生共振的危险。排气管垫片接触压强足够,然而由于排气管法兰变形较大,排气管有因为法兰变形而导致漏气的风险;增压器垫片接触压强不足,有发生排气冲击漏气的可能性。