三效催化转化器起燃特性数值模拟及其影响因素研究

摘要

欧Ⅲ排放标准相对于欧Ⅱ排放标准增加了冷起动头40s的有害排放物测试，为满足更严格的排放法规，如何使三效催化转化器尽快起燃，提高对排气的转化效率是关键问题，因此对三效催化转化器在发动机冷起动阶段的起燃特性和转化效率进行数值模拟研究是大势所趋。 本文在考虑催化转化器载体内发生的传热传质现象的基础上，建立了催化转化器的一维单孔道和三维多孔道传热传质模型；在分析载体内以气-固多相催化反应为特点的工作机理的基础上，建立了催化转化器的化学反应模型：当催化转化处于化学动力学控制区时，引入了考虑吸附、表面反应和脱附的表面化学反应速率公式，当催化转化处于质量输运控制区时，引入了决定外扩散能力的扩散系数公式和和决定内扩散速率的内扩散系数公式，并与化学反应速率相耦合，得出由扩散过程决定的化学反应速率公式。 在所建催化转化器模型的基础上，根据载体具有分布细小孔道的特点，将其作为多孔介质处理，利用FLUENT软件，对冷起动阶段三效催化转化器的起燃特性和转化效率作了数值模拟。在冷起动初始阶段，载体仅受排气的加热；当载体的温度达到起燃温度后，化学反应伴随的放热进一步加热载体，使其温度迅速上升。因此为满足更严格的排放法规，应有针对性地采取措施加快催化转化器载体的温升，缩短起燃时间，有效降低发动机的排放。 本文还对载体长度、孔密度、孔道壁厚和催化剂用量对催化转化器起燃特性和转化效率的影响进行了分析，为载体参数的优化设计提供了依据。

目录

文摘

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第1章绪论

第2章计算流体力学基础及FLUENT简介

第3章催化转化器数学模型

第4章催化转化器起燃特性数值模拟

第5章催化转化器起燃特性影响因素研究

结论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

致谢