汽车尾气净化器内部流动特征仿真与分析

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1、机械设计与制造第9期MachineryDesign＆Manufacture2014年9月汽车尾气净化器内部流动特征仿真与分析李晓晓，王忠，赵洋，瞿磊(江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013)摘要：基于计算流体动力学，采用ANSYSFLOTRAN软件，针对城市车辆的运行路况，以国内某1．6L汽车的端盖式净化器为研究对象，建立了汽车净化器流场、温度场及压力场的仿真模型，对净化器内的气体流动特性开展了数值仿真研究。考虑到城市交通路况的特点，分析了发动机常用转速(2200r／min)不同负荷的尾气在净化器内的流速分布、压力损失等随负荷的变化规律。结果表明，10％

2、、50％和100％随负荷的增大，净化器入口气体流速逐渐增加，净化器内气流分布不均匀程度增加，压力损失增大。，关键词：净化器；计算流体动力学；数值模拟中图分类号：m16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)09-0240—03SimulationandAnalysisofInternalFlowCharacteristicsofAutomotivePurifierLIXiao-xiao，WANGZhong，ZHAOYang，QuLei(SchoolofAutomobileandTrafficEngineering，JiangsuUniversity，

3、JiangsuZhenjiang212013，China)Abstract：Basedoncomputationalfluiddynamics，anautomotivepurifersimulationmodelofflowfield，temperaturefieldandpressurefieldissetupwithANSYSFLOTRANs矾according幻theroadconditionofcvehicle，takingof0cnf1I6Lvehicleastheobjecttodothenumericalsimulationresearchofgas

4、flowcharacteristicsinsideautomotivepurifier．Inconsiderationofthe，eaturesofcityroadconditions，analyzestheairflowdistributionpatternofexhaustflowvelocityandpressurelossinsidethepurifieratcommonenginespeedof2200r／min．Theresultsugges~thatastheloadincreases10％，50％，100％，thegasflowrateincrea

5、sesgraduallyatpurifierentrance，theairflowdistributionuBe'oendegreeandthepressurelossbothincreaseinsMethepurifier．KeyWords：Purifier；ComputationalFluidDynamics；Nume~cMSimulation具有较大影响。净化器内载体速度分布的不均匀，会使催化剂得1引言不到充分利用，降低催化转化效率。压力损失过大会给发动机的汽车尾气排放的氮氧化物约占大气巾氮氧化物排放总量一动力性和经济性带来不利影响。有必要针对城市工况下，汽

6、车净半，对大气环境和人类健康造成了危害。汽车尾气净化器是安装化器内部流动特性开展研究，为改善汽车净化器的流动特性、进在汽车排气系统中的一种机外净化装置，可以有效降低CO、Hc、行结构优化设计提供依据。NO等排放污染物，一般可以分为端盖式净化器、蚌壳式净化器、针对汽车净化器的流动特性、温度场、起燃特性、转化效率歧管式净化器等，端盖式净化器具有结构简单、催化效率高等优等问题，国内外学者开展了大量研究。文献脚膜拟了催化器内稳态点，已得到了较为广泛应用。温度场，对催化器的起燃特性进行了研究，发现通过载体径向的在城市路况应用中，汽车最高运行速度为60km／h，对应发动机转速

7、为2200r／min，发动机排气温度为500％左右。汽车尾气净孔密度极大地影响起燃特性。文南I}Iq探究了汽油机三效催化转化化器需要在一定工作温度下发生反应，最佳工作温度一般在器中流场以及热应力情况，对锥形扩张管净化器内部流场进行计(400800)℃，温度低于400oC时催化剂不能有效地起催化作用，算流体动力学计算，得到净化器内部尾气的速度、压力和温度分当温度超过800oc时，贵金属与氧化铝载体可能产生热损坏，从布。研究结果表明，高流速下，净化器内部流场均匀性差，扩张直而导致净化器失效It]。研究表明口一，净化器工作过程中，净化器内管近壁面处流速较高；排气弯管的弧

8、度直接影响