试析基于匹配特性的新型催化转化器系统设计的研究

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1、安徽农业大学硕士学位论文基于匹配特性的新型催化转化器系统设计的研究姓名：李琦申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：王继先;王务林2003.6.1摘要催化转化器可以有效地减少汽车有害物的排放，在汽车上得到广泛的应用。目前，我国对汽车催化转化器的结构设计仅停留在经验设计的水平上，满足不了愈来愈严格的汽车排放法规对催化转化器性能的要求。本论文针对目前车用蜂窝载体式催化转化器进行了转化效率的研究，指出常规结构催化转化器存在转化效率没有充分发挥的问题，并提出了一种迸一步提高其转化效率的设计方法：在扩张管处加一个弥散器装置。设计的产品进行了系统的试验研究，结果

2、表明该设计可以进一步提高催化器的转化效率。在研究过程中，采用数值模拟和试验相结合的方法比较了常规结构和带有弥散器结构双载体三效催化转化器的性能。数值模拟的结果表明，有弥散器的催化转化器的流动均匀性优于常规结构的催化转化器。试验结果表明，有弥散器的催化转化器起燃温度低于常规结构催化转化器的起燃温度；两者的压力损失基本相等。全文共分五章。第一章阐述了论文研究的背景及催化转化器在国内外的发展，介绍了催化转化器的作用，为催化转化器的研究奠定基础。第二章阐述了基于匹配特性的新型催化转化器系统设计的思路与方法。第三章用ANSYS工程分析软件对催化转化器的重要部件进行了二

3、维稳态流动数值模拟，得出最优化的结果，模拟结果为催化器的设计提供了依据。第四章详述了在稳流试验台上对不同结构催化器压力损失和转化效率的测量，并进行了理论分析。根据分析结果得出结论：带有弥散器的催化转化器优于普通催化转化器，具有使用价值。进而论证了计算流体力学方法在催化转化器结构设计中的应用前景。第五章主要总结全文的工作，阐述了主要的结论，并对将来的工作进行展望。本论文的研究成果主要有以下几个方面：(1)根据催化转化器的技术要求设计出了能对催化器内部流场进行优化的弥散器。(2)用ANSYS工程分析软件对带有弥散器的催化转化器进行了设计模拟，从而得出最优化的设计

4、结果。(3)用试验的方法对模拟的结果进行了验证。研究结果表明：弥散器可使催化器获得较均匀的流速分布。(4)通过以上研究提出了催化转化器的优化设计准则，探讨了计算流体力学在催化转化器设计上的应用前景。关键词：排放三元催化转化器蜂窝载体数值模拟试验ABSTRACTCatalyticconvertercarleffectivelyreducetheharmfulexhaustemission，andiswidelyusedonmotorvehicle．Currendyconslrucfionaldesignofthecatalyticconverterstopsa

5、tthelevelofempiricaldesignthatitcan’tmeetthepropertyrequirementofmoreandmorestrictmotorvehicleexhaustemissionregulation．Inthispaper,anautomotivecatalyticconverterwimHoneycombsubstratehasbeenstudiedandit’SfoundthatcatalyticconverterefficiencycannotbegivenfullplayToresolvethisproblem

6、，akindofdesignmethodthatadeflectorisputinthediffusertofartherimprovecatalyticconverterefficiencyisputforward,andtheresearchonthismethodiscarriedout．Itisshownt11atthisdesigncanhelptoincreasecatalyticconvenerefficiency．Inthestudy,theperformanceofdual·-bedthree—-waycatalyticconvenerso

7、fconventionalstructureandwithdeflectorarecomparedbynumeficalsimulationandexperiment．ThenumericalsimulationresultsshowthattheflowuniformityofcatalyticconverterwithdeflectorishigherthanthatoftheconventionalcatalyticconvegeKTheexperimentresultsindicatethatthelight-offtemperatureofcata

8、lyticconverterwithdeflecto