催化转化器内部瞬态流动过程CFD分析.pdf

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1、设计研究10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.002催化转化器内部瞬态流动过程CFD分析1221梅德纯，刘智鑫，涂立志，张宏春（1.江苏省交通技师学院，江苏镇江212028；2.江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013）摘要：运用计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法分析了催化转化器内部瞬态流场的变化。结果表明：沿催化转化器载体轴向，由于入口处壁面的影响及尾部发生边界层分离，在进出口处分别出现两个气流速度低峰；在载体某一截面径向方向上，气流速度和温度都呈现中央高而边缘低的分布；由

2、于固相热导率和热容量大，催化转化器固相上的温度变化很小；在一个工作循环中，随着曲轴转角变化，由于管壁处形成的漩涡区，催化转化器中气流均匀性系数先降低后升高，而由于流动阻力的影响，压力损失先上升后下降。研究可为催化转化器设计及性能分析提供依据与参考。关键词：催化转化器；流固耦合；流场；热应力中图分类号：U464文献标志码：A文章编号：1671-7988(2017)20-03-05AnalysisoftheTransientFlowProcessintheCatalystConvertorBasedonCFD1221MeiDechun,LiuZhixin,TuL

3、izhi,ZhangHongchun(1.JiangsuJiaotongCollege,Zhenjiang212028;2.SchoolofAuto&TrafficEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013)Abstract:Thetransientflowdistributioninacatalyticconvertoriscomprehensivelyanalyzedwithemployingcomputationalfluiddynamics.Thesimulationresultsshowthatthe

4、axialflowvelocityinthecarrierofthecatalyticconverterisrelativelystable,howevertwolowvelocitypeakscomeoutneartheentranceandoutletofthecarrierrespectively,whichareduetothewalleffectsatthefrontentranceandtheboundarylayerseparationattheoutlet.Atonegivensectioninthecarrier,inradialtheve

5、locityandtemperaturetendtodeclinefromthecentertotheedgeofwall.Thetemperatureofthesolidphasechangeslittleduetoits’highthermalconductivityandcapacity.Inaworkingcycle,thepressuredropincreasesfirstandthendecreaseswiththeincreaseofcrankangleduetovortexzonesformedatthewallwhilethecoeffic

6、ientofuniformityisjustoppositeowingtoflowresistance.Theresultsabovecanprovideafavorablebasisandreferenceforthedesignofcatalystconverteraswellasits’sperformanceanalysis.Keywords:Catalyticconverter;Fluidstructureinteractionsimulation;Flowdistribution;ThermalstressCLCNO.:U464DocumentC

7、ode:AArticleID:1671-7988(2017)20-03-05引言作者简介：梅德纯（1976-），男，江苏仪征人，研究生，高级讲师，三效催化转化器(Threewayconvertor,TWC)可以高效地主要研究方向：汽车排放控制与主动安全技术。基金项目：国家自将发动机排放的CO、HC和NOx等有害物转化为无害物质，然科学基金项目（51506101）；江苏交通运输科技项目（2016T13）。4汽车实用技术2017年第20期是满足日益严格排放法规的重要的机外净化装置。净化器是1.2边界条件设定排气系统中的高温元件，其内部流动的均匀性及高温尾气产以1

8、88F汽油机为研究对象，其排量为389ml，标定功率