汽车催化器设计中计算机仿真技术的应用

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1、今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取汽车催化器设计中计算机仿真技术的应用　　[摘要]　　随着汽车发动机及排放技术的发展，催化器的设计也对工程师提出了越来越高的要求，本文主要介绍了计算机仿真技术，特别是CAE和CFD技术在汽车催化转化器设计中的应用。CAE以及CFD技术的应用，大幅缩短了汽车催化器设计的周期，且降低了设计成本，使催化器产品的可靠性得到显著提升。相关的分析工作表明催化器支架设计前，应首先对整体结构的模态进行评价，

2、根据振动形式的分布来确定支架的布置方向；流场的合理性对产品的性能产生重要影响，载体前端部分要尽量避免过小的转弯半径导致的紊流现象。　　[关键词]CAE；模态；刚度；冲压工艺　　1前言小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取汽车催化器设计中计算机仿真技术的应用　　[摘要]　　随着汽车发动机及排放技术的发展

3、，催化器的设计也对工程师提出了越来越高的要求，本文主要介绍了计算机仿真技术，特别是CAE和CFD技术在汽车催化转化器设计中的应用。CAE以及CFD技术的应用，大幅缩短了汽车催化器设计的周期，且降低了设计成本，使催化器产品的可靠性得到显著提升。相关的分析工作表明催化器支架设计前，应首先对整体结构的模态进行评价，根据振动形式的分布来确定支架的布置方向；流场的合理性对产品的性能产生重要影响，载体前端部分要尽量避免过小的转弯半径导致的紊流现象。　　[关键词]CAE；模态；刚度；冲压工艺　　1前言小语种自主招生的对象

4、主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取　　近年来，随着汽车产业的高速发展，汽车已经走进众多的家庭，正逐步从奢侈品变为城市生活的必需品。汽车产业的发展带给人们出行便捷的同时，也带来了日益严重的环境问题，对人体健康造成了损害[1]。因此尾气排放成为了评价整车性能的重要标准。国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的制定和执行，愈发体现出了催化器对

5、整车性能的重要性，随着发动机技术的不断发展，对催化器的设计也提出了更高的要求，紧耦合式歧管、涡轮增压技术都使催化器的结构朝着异形化的方向发展，催化转化器在设计中不但要满足高温、强震动下的刚度要求，更要实现最优化的内部流场结构。　　2模态分析对结构设计的影响　　作为汽车发动机排气系统的重要组成部分，催化器决定了汽车排放性能的优劣。随着汽车排放标准的不断提升，催化器的位置也越发靠近发动机热端，目前常见的排放系统，常常将催化器布置在发动机排气歧管或是涡轮增压器的出口位置，这也使得催化器处于高温、强振的工作环境中。

6、为了满足排气系统的使用寿命的要求，在催化器的设计阶段，就必须考虑结构的强度、刚度和耐久性能，而这其中，催化器的模态对催化器的性能至关重要，目前的四缸发动机设计准则中，一般要求催化器在高温下的一阶模态达到210Hz[2]。　　边界条件的设定　　温度边界条件催化器是一种典型的流固耦合模型，尾气的高温对催化器的性能有很大的影响，根据材料力学性能的试验数据，800℃时的不锈钢材料性能大约只有常温下材料性能的1/6，因此进行模态分析时必须要考虑温度场带来的影响。由于发生化学反应，使得载体区域壁面温度较高，约为800~

7、900℃，非载体区域的壁面温度在400~500℃之间。小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取　　材料属性的定义在模态计算时，需要定义的材料属性有弹性模量、泊松比以及材料的密度，这其中弹性模量随温度的升高会产生明显的下降。通过实验手段测得不锈钢材料弹性模量随温度的变化关系，根据实验数据曲线拟合成二次多项

8、式：将此公式作为模态分析时弹性模量的输入。材料的密度随温度的变化并不明显，因此按照常温下的材料密度值进行设定，泊松比一般取在~之间。对于排气管内的气体，假设其为理想气体，是单向的牛顿流体，在进行计算时，设定其可压缩性对计算结果会产生明显影响，马赫数MH=V/a，V为当地速度，a为当地音速；当MH＜时，为不可压缩，当MH≥时肯定为可压缩流体，如果用不可压缩法计算，结果就会有明显的差别[3]。　　计算结果　　初始设计