多形狀多結(jié)構(gòu)參數(shù)三效催化轉(zhuǎn)化器數(shù)值模擬及應(yīng)用研究.pdf

1、三效催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率受發(fā)動機閉環(huán)控制系統(tǒng)中空燃比波動的影響。通常，空燃比波動能加寬選擇窗口，且空燃比波動幅值越大，選擇窗口越寬。20世紀(jì)70年代末認(rèn)為空燃比波動可以拓寬選擇窗口，但會犧牲最高轉(zhuǎn)化效率；到20世紀(jì)80年代中后期，發(fā)現(xiàn)通過催化劑配方的改進可以將動態(tài)條件下的最高轉(zhuǎn)化效率維持較高水平。因此，對三效催化轉(zhuǎn)化器的數(shù)值模擬中應(yīng)加入儲放氧模型。另外，圓柱形載體的性能優(yōu)勢已經(jīng)得到了認(rèn)可，但是，有時受底盤空間限制，為了便于安裝，也采用橢

2、圓柱形或跑道形這樣的非圓柱形載體。 本文首先以計算流體力學(xué)知識為基礎(chǔ)，建立了三效催化轉(zhuǎn)化器的三維流動數(shù)學(xué)模型，并運用計算流體力學(xué)軟件FLUENT來求解模型。在模型計算中，對三個不同入口擴張角的催化轉(zhuǎn)化器進行了模擬，得到了三效催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)沿徑向的速度分布圖。模擬結(jié)果與實驗值對比，兩者吻合良好，為將該模型用于三效催化轉(zhuǎn)化器多維流動的模擬及流動與反應(yīng)耦合研究打下基礎(chǔ)。 在充分了解儲放氧助催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和特點的基礎(chǔ)上，建立了儲

3、放氧反應(yīng)模型，并對空燃比單階階躍和空燃比漂移條件下的三效催化轉(zhuǎn)化器進行了數(shù)值模擬。所得瞬態(tài)CO出口濃度隨時間的變化趨勢與實驗值基本吻合，較穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，能更好地反映催化劑上的工作過程。 在建立催化轉(zhuǎn)化器傳熱傳質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)模型的基礎(chǔ)上，利用FLUENT軟件，對三效催化轉(zhuǎn)化器進行了數(shù)值模擬計算，并對以橢圓形為代表的非圓柱形載體催化轉(zhuǎn)化器，分析了橢圓率、載體長度與載體截面積耦合、載體孔密度與孔壁厚耦合對三效催化轉(zhuǎn)化器性能的影響，