歧管式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，世界各國汽車的產(chǎn)銷量不斷增加，由此帶來的空氣污染問題日益嚴(yán)重，基于環(huán)境污染問題各國不斷出臺日益嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)，各大車企日益重視催化轉(zhuǎn)化器的研究。如今常規(guī)催化轉(zhuǎn)化器已經(jīng)無法滿足歐Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是汽車?yán)鋯?dòng)階段它無法有效地控制汽車排放污染物，于是人們從改變催化劑的化學(xué)成分以及催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)入手使催化轉(zhuǎn)化器在汽車?yán)鋯?dòng)階段能夠迅速起燃，提高汽車廢氣轉(zhuǎn)化率。本文圍繞歧管式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，利用CAE軟

2、件對其進(jìn)行內(nèi)流場及熱應(yīng)力仿真，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對歧管式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
　　 本文首先根據(jù)氣缸蓋及催化轉(zhuǎn)化器出口法蘭面的空間位置，采取從下至上的設(shè)計(jì)策略，結(jié)合排氣歧管的設(shè)計(jì)理論對歧管式催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)確定各個(gè)部件的具體尺寸，利用UG軟件完成其三維建模；然后利用STAR-CCM+流體力學(xué)仿真軟件對歧管式催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行內(nèi)流場仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明初步設(shè)計(jì)的歧管式催化轉(zhuǎn)化器額定工況下最大流動(dòng)壓力損失超過了設(shè)計(jì)

3、限制20kPa，各支管流動(dòng)壓力損失不均勻，各缸排氣時(shí)載體前端面速度均勻性系數(shù)均低于設(shè)計(jì)限值0.8，同時(shí)氧傳感器無法同時(shí)探測到各缸排出廢氣中氧離子含量，根據(jù)CFD仿真結(jié)果在原始模型的基礎(chǔ)上對各支管管路走向以及前端蓋形狀同時(shí)進(jìn)行修改，改進(jìn)模型各支管的長度更加接近，前端蓋高度有所增加，優(yōu)化后的模型內(nèi)流場仿真結(jié)果表明改變管路走向能有效地降低支管的流動(dòng)壓力損失及最大壓損均勻度，前端蓋形狀的優(yōu)化提高了載體前端面速度均勻性系數(shù)，同時(shí)使得氧傳感器能處于

4、主流區(qū)域，改進(jìn)后的模型滿足各項(xiàng)流場設(shè)計(jì)指標(biāo)，結(jié)構(gòu)改進(jìn)合理；然后基于流固耦合原理，利用同時(shí)進(jìn)氣法對優(yōu)化后的歧管式催化轉(zhuǎn)化器模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)溫度場和熱應(yīng)力分析，計(jì)算結(jié)果表明，其最大熱應(yīng)力為209MPa，低于其抗拉強(qiáng)度290MPa，改進(jìn)后的歧管式催化轉(zhuǎn)化器模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。
　　 本文完成了歧管式催化轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)與分析工作，還需要完成相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺架驗(yàn)證試驗(yàn)。本文的工作對歧管式催化轉(zhuǎn)化器的研究具有一定的指導(dǎo)意義，為今后歧管式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)