催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部流場的三維數(shù)值模擬.pdf

1、催化轉(zhuǎn)化器是降低汽車有害物排放的有效裝置。為了滿足日趨嚴厲的排放法規(guī)，催化轉(zhuǎn)化器不但要有高的轉(zhuǎn)化效率和長的使用壽命，而且要有良好的起燃特性和流動特性。催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的流動過程復(fù)雜，既有湍流、傳熱、傳質(zhì)又有化學(xué)反應(yīng)。首先流動的不均勻性，一方面產(chǎn)生渦流和氣流分離現(xiàn)象，引起流動阻力的增加；另一方面，造成溫度分布的不均勻。溫度過高的區(qū)域，催化劑很容易劣化，縮短了使用壽命，溫度低的區(qū)域催化劑又得不到充分利用，使總體轉(zhuǎn)化效率降低。其次，溫度分布的不均

2、勻造成載體徑向溫度梯度的增大，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力而造成載體熱變形和損壞。因此在催化器的各種性能中，催化器內(nèi)部復(fù)雜的流動是重要的影響因素。這就需要了解其內(nèi)部的流動特性，從而，對它進行優(yōu)化設(shè)計。因此催化轉(zhuǎn)化器的流動研究與分析成為開發(fā)催化轉(zhuǎn)化器的重要內(nèi)容之一。 目前，催化轉(zhuǎn)化器流動研究與分析的主要手段是借助于商業(yè)化的三維流動計算軟件進行內(nèi)部的流場模擬。至今為止，涉及的內(nèi)容主要是結(jié)構(gòu)性能對流動特性以及壓力損失的影響，國內(nèi)外已作了大量的透徹的

3、研究工作，技術(shù)上已趨于成熟。但是，這些都只是建立在科研的基礎(chǔ)之上。在企業(yè)的研發(fā)過程中，要為實際產(chǎn)品做數(shù)值模擬計算和分析，以此為研發(fā)人員提供有效的參考，則計算和分析的全過程必須建立在嚴格的計算規(guī)程前提下?，F(xiàn)行的實用化計算規(guī)程對催化轉(zhuǎn)化器流動計算的詳細細節(jié)都做出了要求。 本文依據(jù)企業(yè)的計算要求，總結(jié)了有效的計算規(guī)程，在此基礎(chǔ)上考察了無化學(xué)反應(yīng)和熱傳導(dǎo)情況下，復(fù)雜擴張管催化轉(zhuǎn)化器的穩(wěn)態(tài)流動問題，主要研究了催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的流動均勻性。對