歧管式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(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与A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与A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)計進行研究，利用CAE軟

2、件對其進行內(nèi)流場及熱應(yīng)力仿真，根據(jù)數(shù)值模擬計算結(jié)果對歧管式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)進行優(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)計策略，結(jié)合排氣歧管的設(shè)計理論對歧管式催化轉(zhuǎn)化器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時確定各個部件的具體尺寸，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)化器進行內(nèi)流場仿真計算，計算結(jié)果表明初步設(shè)計的歧管式催化轉(zhuǎn)化器額定工況下最大流動壓力損失超過了設(shè)計

3、限制20kPa，各支管流動壓力損失不均勻，各缸排氣時載體前端面速度均勻性系數(shù)均低于設(shè)計限值0.8，同時氧傳感器無法同時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進行修改，改進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)，同時使得氧傳感器能處于

4、主流區(qū)域，改進后的模型滿足各項流場設(shè)計指標(biāo)，結(jié)構(gòu)改進合理；然后基于流固耦合原理，利用同時進氣法對優(yōu)化后的歧管式催化轉(zhuǎn)化器模型進行穩(wěn)態(tài)溫度場和熱應(yīng)力分析，計算結(jié)果表明，其最大熱應(yīng)力為209MPa，低于其抗拉強度290MPa，改進后的歧管式催化轉(zhuǎn)化器模型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。
　　 本文完成了歧管式催化轉(zhuǎn)化器的設(shè)計與分析工作，還需要完成相關(guān)的發(fā)動機臺架驗證試驗。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)