隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,汽車已經(jīng)成為人們生活中重要的一部分,隨之而來(lái)產(chǎn)生的尾氣污染也逐漸成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。目前三元催化器（Three-Way Catalyst,TWC）是控制排放、解決尾氣污染的重要裝置之一,且效果明顯,廣泛應(yīng)用。三元催化器的使用壽命和轉(zhuǎn)化效率很大程度受限于催化器內(nèi)部的流場(chǎng),主要包括流動(dòng)均勻性和流阻特性,因此研究車用三元催化器的流動(dòng)性能具有重要的實(shí)用意義。基于三元催化器流場(chǎng)包含多孔介質(zhì)和溫度場(chǎng)的特性,本文構(gòu)建了三元催化器多孔介質(zhì)流場(chǎng)和溫差發(fā)電模塊結(jié)合的裝置,利用格子Boltzmann方法對(duì)其速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬。格子Boltzmann方法（Lattice Boltzmann Method,LBM）是近幾十年來(lái)發(fā)展產(chǎn)生的一種新的解決復(fù)雜流動(dòng)建模和模擬的工具。與傳統(tǒng)的流體計(jì)算方法不同,格子Boltzmann方法基于分子動(dòng)理論,在微觀上連續(xù),在宏觀上離散,因此被稱為介觀模擬方法。相比于傳統(tǒng)的CFD方法,格子Boltzmann方法具有編碼容易、邊界處理簡(jiǎn)單,并行運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)。本文將運(yùn)用格子Boltzmann方法對(duì)三元催化器內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬和分析。通過(guò)建立不同物理模型和模擬不同... 

【文章來(lái)源】：浙江科技學(xué)院浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三元催化器的基本結(jié)構(gòu)

62.減振層減振層是夾在載體和殼體之間的一塊由軟質(zhì)且耐高溫材料制成的墊層，它的作用是使載體在殼體內(nèi)位置牢固，防止載體由于振動(dòng)而產(chǎn)生位移和損壞，同時(shí)也可以補(bǔ)償陶瓷載體和金屬外殼之間由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的間隙，保證載體周圍的氣密性，使得尾氣盡可能的都通過(guò)催化載體。另外減振層還有良好的隔熱能力，因此它還可以減小載體內(nèi)部的溫度梯度，減小載體承受的熱應(yīng)力和殼體的熱變形。常見(jiàn)的減振層材料有金屬和陶瓷兩種，形式分別為金屬網(wǎng)墊和陶瓷密封墊。陶瓷密封墊層在隔熱性、抗沖擊性、密封性和高溫下對(duì)載體的固定能力等方面優(yōu)于金屬網(wǎng)，因此是主要采用的的減震墊形式。而金屬網(wǎng)墊層由于其有良好的彈性變形能力，能夠適應(yīng)載體幾何結(jié)構(gòu)和尺寸的差異，具有靈活應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，因此在某些情況下也有所使用。3.載體和催化劑（催化體）載體和催化劑構(gòu)成的催化體是三元催化器的核心部分，它決定了三元催化器的主要性能指標(biāo)，其構(gòu)成如圖1-2所示，主要由蜂窩狀陶瓷載體、涂層以及貴金屬構(gòu)成的催化劑組成，其中催化劑是以涂層形式涂抹在蜂窩狀載體的外表面，當(dāng)氣流通過(guò)催化體時(shí)，催化劑會(huì)與尾氣中的有害物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而起到過(guò)濾凈化尾氣的功能。蜂窩狀載體具有排氣阻力孝機(jī)械強(qiáng)度大、熱穩(wěn)定性好和耐沖擊能強(qiáng)等優(yōu)良性能，是一種最廣泛使用的催化載體形式。目前市場(chǎng)上銷售的汽車排氣系統(tǒng)中的圖1-2三元催化器載體

81.3.2三元催化器性能指標(biāo)三元催化器有其特定的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，本節(jié)將主要介紹三元催化器特定的五項(xiàng)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)化效率、空燃比特性、起燃特性、速度特性以及流動(dòng)特性。1.轉(zhuǎn)化效率發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過(guò)三元催化器的催化反應(yīng)之后，排出氣體中存在的有害氣體相較于進(jìn)入的尾氣得到了不同程度的降低。定義催化器的轉(zhuǎn)化效率為：=2×00%(1-1)式中，----------催化器對(duì)有害氣體x的轉(zhuǎn)化效率；------有害氣體x在催化器入口處的濃度；2------有害氣體x在催化器出口處的濃度。2.空燃比特性催化器空燃比效率的高低與發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比α(或者過(guò)量空氣系數(shù))有關(guān)，轉(zhuǎn)化效率隨空燃比的變化稱為催化轉(zhuǎn)化器的空燃比特性，如圖1-3所示。三元催化器在空燃比(=1或者α≈4.7)附近的狹窄區(qū)域內(nèi)對(duì)CO、HC和NOX的轉(zhuǎn)化效率同時(shí)達(dá)到最高，這個(gè)區(qū)域被稱為“窗口”。在實(shí)際使用過(guò)程中，為了使催化劑能保持在這個(gè)窗口內(nèi)工作，需要使用閉環(huán)電子控制燃油控制系統(tǒng)和氧傳感器。圖1-3空燃比特性曲線3.起燃特性催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑的轉(zhuǎn)化效率的高低與溫度有密切聯(lián)系，只有達(dá)到一定溫度催化劑才能開(kāi)始工作即起燃。對(duì)于起燃特性有兩種評(píng)判方法，一種是起燃溫

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]汽車后市場(chǎng),新藍(lán)海風(fēng)高浪急[J]. 柳擎浣.  產(chǎn)城. 2019(07)
[2]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染分析及對(duì)策[J]. 盧敏.  內(nèi)燃機(jī)與配件. 2019(11)
[3]溫室氣體CO2應(yīng)用領(lǐng)域及回收技術(shù)[J]. 邊文娟,董乾.  內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì). 2019(06)
[4]汽車尾氣的危害及其凈化方法概述[J]. 郭海燕,楊正文.  中外企業(yè)家. 2018(28)
[5]淺談城市客車尾氣排放的危害及控制方法[J]. 龔蘭軍.  汽車實(shí)用技術(shù). 2018(15)
[6]催化轉(zhuǎn)化器流場(chǎng)分析及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J]. 高偉,鄧召文.  拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2018(04)
[7]環(huán)保部征求意見(jiàn) 輕型車2020年邁入“六”時(shí)代[J]. 余夢(mèng)潔.  商用汽車新聞. 2016(19)
[8]新型三元催化器特性的試驗(yàn)研究與數(shù)值仿真[J]. 韓建軍,蔣彥龍,王合旭,熊文倩.  新技術(shù)新工藝. 2015(08)
[9]汽油機(jī)三元催化器內(nèi)流場(chǎng)與熱應(yīng)力分析[J]. 劉智鑫.  汽車工程學(xué)報(bào). 2014(05)
[10]汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器金屬載體表面翅結(jié)構(gòu)對(duì)載體小孔內(nèi)流場(chǎng)的影響[J]. 王春旋,孫海平,高智強(qiáng).  機(jī)床與液壓. 2009(10)

博士論文
[1]格子Boltzmann方法在多孔介質(zhì)流中的多尺度應(yīng)用研究[D]. 王靈權(quán).重慶大學(xué) 2017

碩士論文
[1]一種新型汽車三元催化器的仿真分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 韓建軍.南京航空航天大學(xué) 2014
[2]基于格子Boltzmann方法的微尺度氣體流動(dòng)模擬[D]. 楊超.東北大學(xué) 2013
[3]汽車催化轉(zhuǎn)化器流場(chǎng)仿真分析研究[D]. 黃鑫.東北大學(xué) 2010
[4]多孔介質(zhì)內(nèi)復(fù)雜流體的格子Boltzmann模擬[D]. 嚴(yán)微微.浙江師范大學(xué) 2006
[5]加裝三元催化凈化器對(duì)天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒影響的數(shù)值研究[D]. 張軍.重慶大學(xué) 2005
[6]天然氣汽車三元催化器凈化特性研究[D]. 閆云飛.重慶大學(xué) 2004
[7]天然氣汽車催化凈化裝置流動(dòng)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 修恒旭.重慶大學(xué) 2004
[8]汽油車催化轉(zhuǎn)化器流場(chǎng)研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 梁昱.湖南大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3091835