一种新型汽车三元催化器的仿真分析及优化设计

摘要

三元催化器是汽车必不可少的设备之一，它将汽车排放的尾气转变为无毒无害的气体，大大减少了尾气对大气的污染。气流流动特性包括气流均匀性和压力损失两部分，是设计汽车三元催化器的的关键因素之一。在研究传统三元催化器的基础上，本文设计了一种径向催化的新型三元催化器，并采用数值模拟的方法对其优化分析，最后结合压力损失实验进行验证和对比分析。
　　通过对两种催化器的研究后发现：1）传统三元催化器随扩张角、收缩角的增大加剧了扩张段内气流的漩涡量，气流流动特性变差；2）由于存在导流板的作用，新型催化器随着扩张角和收缩角的增大，气流流动特性先变好而后变差；3）新型催化器腔内导流管过短或过长、旁通孔过大或过小都会加大腔内速度梯度，影响气流均匀性；4）新型三元催化器在扩张角、收缩角为35°，导流板角度为55°，导流管长20mm和旁通孔内径6mm时，无论是气流的均匀性还是整体的压力损失都比较理想。5）新型三元催化器数值模拟压力损失的结果和实验测试的结果趋势基本一致，相对误差为11.88％；6）新型三元催化器均匀性指数较传统型三元催化器高出0.0293，压力损失较传统三元催化器减小17.97%。新型三元催化器的气流流动特性优于传统三元催化器，气流均匀性更好，压力损失更小，有利于提高催化器的催化效率。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景及课题来源

1.2汽车尾气污染及净化控制

1.3汽车三元催化器国内外研究现状

1.4本文主要研究工作

第二章 三元催化器简述及仿真基础

2.1三元催化器简述

2.2计算流体力学简介

2.3多孔介质理论基础

2.4本章小结

第三章 传统三元催化器优化分析

3.1传统三元催化器模型

3.2数值求解方法

3.3边界条件设置

3.4模拟计算结果分析

3.5 本章小结

第四章 一种新型三元催化器优化分析

4.1一种新型三元催化器模型

4.2边界条件设置

4.3计算结果与分析

4.4新型三元催化器和传统三元催化器计算结果比较

4.5本章小结

第五章 车载三元催化器压力损失实验研究

5.1 实验系统和装置

5.2实验准备与实验过程

5.3实验测试结果与分析

5.4本章小结

第六章 总结和展望

6.1本文工作总结

6.2今后工作的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文.