天然气汽车催化转化器流场的数值模拟

对天然气汽车尾气催化转化器的流场进行了稳态流动的数值模拟.模拟结果表明:气体从催化器进气管进入扩张管流动会发生分离,而气体的流动在排气锥管收敛得很好;气体的流动分布在很大程度上依靠催化器扩张管角度;催化器载体中有明显的压降;覆盖在中心孔道表面的贵金属催化剂比边缘区域消耗得快.     

斜扩张管倾斜角度对催化转化器流动特性的影响

采用计算流体动力学模型,利用三维建模软件(UG)对催化转化器进行三维建模,在Gambit中进行计算区域网格化和边界条件的定义.用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对4种不同入口扩张管倾斜角度的催化转化器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟.模拟结果表明:催化器入口扩张管倾斜角度对催化转化器的气流分布有很大影响,斜扩张管催化器由于倾斜角的不同,其压力损失也不同,压力损失并不是随着倾斜角的增大而增加,当倾斜角为30°时的压力损失最小;当斜扩张管的倾斜角小于40°时,催化器斜扩张管的倾斜角越大,流动均匀性指数越高,流速分布越均匀.     

低欠热水通过渐扩喷嘴的泄放研究

旨在通过实验确定５ＭＷ核供热堆注硼系统所用渐扩喷管的水力特性。研究了在压力为０．７～１．５ＭＰａ的范围内，欠热度约为２０℃的水通过喉部直径为２～８ｍｍ、扩张角为６０°～１２０°的渐扩喷嘴的流动情况，结果表明：在一定条件下可在这种扩张角的渐扩喷嘴中形成临界流动现象。当出现临界流动时，通过渐扩喷嘴的临界流量大于孔板临界流量公式的计算值；当在喷嘴中没有形成临界流动时，通过这种渐扩喷嘴的流量可用孔板流量公式计算；流体通过扩张角为９０°的大扩张角渐扩喷嘴时的流动损失小于通过孔板时的损失；随扩张角的增大，相同条件下通过喷嘴的流量减小。     

结构参数和扰流参数对塔式太阳能接收器吸热管周向温差的影响

通过改变吸热管的结构、在吸热管内插入扰流件的方法来减小塔式太阳能吸热管周向温差,提高接收器可靠性。与传统定温或定热流密度边界条件不同,采用HFCAL模型模拟实际非均匀太阳辐射分布,采用直圆管、渐缩管和渐扩管作为塔式太阳能接收器的吸热管结构,并进行对比分析。进一步分析不同扩张比渐缩管对周向温差的影响。研究结果表明:与光管和渐扩管相比,渐缩管聚光区与非聚光区的温差大幅度降低;周向温差随扩张比的增大而减小,当扩张比为20/16时效果较好,温差减小10%,压损为0.05 Pa;在渐缩管内插入扭曲片可进一步减小吸热管的周向温差,有效提高接收器可靠性。     

车用催化转化器封装结构对其内部流动的影响

采用计算流体力学的方法，针对一典型催化转化器，研究了催化转化器封装几何结构对其内部流动特性的影响，分析了催化器扩压器的扩压角、收缩管的收缩角和载体的安装位置对催化器流动特性的影响，为催化转化器的结构优化设计提供了必要的指导．     

不同气缸首先着火起动后发动机排气特性模拟

分别利用GT-Power和FIRE软件建立了天然气发动机一维仿真模型和排气系统三维模型,并实现了二者的耦合计算.模拟结果得到了试验验证.对4缸天然气发动机起动过程中不同气缸首先着火后,排气系统内气体流动和温度分布特性进行了模拟研究.结果表明：起动阶段第1个循环未着过火的气缸在排气过程中存在废气回流到气缸的现象,并推迟了废气向排气系统排出;不同气缸首次着火后,各缸排气歧管结构的差异引起排气系统中废气的流动和温度分布的不同.优化选择首个着火气缸进行起动,可以使催化器入口排气温度场分布更均匀,其中,第2缸首先着火起动后催化器入口流速均匀性指数最高,温度分布均匀,高温气体所占截面面积的比例最大.但不同气缸首次着火起动对排气流动和温度分布的影响主要表现在前3个发动机工作循环,此后这种差异消失.     

基于解析法的微锥孔流动特性计算

为了优化微锥孔的设计,推导了一种计算渐缩/渐扩流动的解析算法;并与数值计算方法进行了对比,发现解析方法可以满足层流的渐缩/渐扩流动精度。在计算渐缩/渐扩流场的基础上,给出了流动阻力的计算方法,分析了流动阻力和雷诺数及角度的关系。研究发现流动阻力最小的并不是锥角为0的区域,而是出现在角度较小的渐扩流中;且随着雷诺数的减小,最小流阻出现的角度越大。研究结果可以为基于渐缩/渐扩流动的微型泵、喷射及雾化系统的设计提供参考。     

天然气汽车均流三元催化器内流动阻力特性

对添加了均流装置的天然气汽车尾气催化转化器内的流场阻力特性进行了数值研究.结果表明:改变载体安装位置对催化器内的压力损失影响很明显.催化器内添加均流装置会增大催化器段的压力损失,但采用合理的均流装置会使催化器内压力损失增加得较小.组合式导流板造成的压力损失对发动机影响很小,均流装置可以显著改善催化器内的流场均匀性.采用合理的导流结构和安装位置可以使压力损失较小.     

催化剂颗粒在弯道与渐扩管组合管系内的运动分布特征

采用数值模拟方法对弯道与渐扩管相连的管道内气固两相流运动分布特性进行研究.主要分析弯道和渐扩段气相流场分布特征及气相回流卷吸作用下颗粒运动分布特性,研究沿出口水平管段二次流结构发展变化及其对颗粒分布及沉降的影响.针对不同入口速度下,水平管内气流速度、截面平均二次流速度和颗粒质量浓度分布规律进行研究分析.研究结果表明:沿弯道后的水平管道,二次流速度很快下降;二次流对颗粒的卷吸搬运作用,降低颗粒在管道截面的局部聚集浓度;当入口气流速度为4 m/s或更小时,水平管内上升二次流速度较小,颗粒沉降现象明显;当速度增大到6 m/s,水平管截面颗粒质量浓度分布较均匀.     

三效催化器主要结构参数对压降系数和速度分布的影响

提出了三效催化器压降系数的修正公式。通过数值模拟试验，分析了三效催化器的主要结构参数对压降和流速分布的影响。结果发现，三效催化器微元通道孔径沿径向的不同组合可以达到既不增加压降、流速分布又均匀的效果，而且在所计算的轴对称三效催化器结构中，在通常的流量范围内其进口损失可以忽略。     

歧管式催化转换器的流场分析及结构改进

建立了某催化转化器的流体力学模型,并利用CFD软件对原歧管式催化转化器和改进后的催化转化器的内部流场进行分析．模拟结果表明：改进后催化转化器的流场分布更加均匀,提高了歧管式催化转化器载体前端截面的气流分布均匀性指数和催化剂使用率,与此同时,改进方案还减少了歧管式催化转化器运行时的压力损失,在一定程度上提升了发动机燃油经济性和歧管式催化转化器的使用寿命．     

车用催化转化器内气体的流动均匀性

使发动机的废气尽可能均匀地通过整个催化剂载体是催化转化器优化设计的主要目标之一。采用数值模拟的方法研究了车用催化转化器内气体的流动均匀性 ,把蜂窝载体当作连续的多孔介质进行处理 ,用当量连续法建立了载体的流体动力学模型 ,并用计算流体力学软件 STAR- CD对常见的圆形催化转化器进行稳态流动数值模拟 ,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上 ,研究了催化转化器结构、空速以及载体阻力等对流动的影响。研究表明 :对扩张管的形状、结构进行优化设计是改善催化转化器内气体流动均匀性的一种切实可行的办法     

车用催化转化器内部流动的数值模拟

建立了催化转化器内部流动的数学模型，使用计算流体动力学的方法，对其流场进行了二维数值模拟．在模型验证的基础上，对一典型桑塔纳轿车催化转化器的内部流动特征进行了分析，为其进一步的结构优化及与发动机的匹配提供了必要的信息．     

催化转化器载体对流场及压力损失的影响

利用计算流体动力学(CFD)软件,建立了催化转化器流场的二维模型。对催化转化器的稳态流动进行了数值模拟．在此基础上对不同载体参数催化转化器的流动分布和压力损失进行数值计算,分析了载体长度、长径比和开口率等结构参数与催化转化器流场及压力损失的关系．数值计算表明：载体对气流的阻力能起到使之趋向于均匀分布的作用．     

催化器非稳态数学模型的研究

讨论了现行催化器模型的缺点,提出了改进模型,改进的催化器模型考虑了工作过程的非稳态基本特征和催化过程与排气管中气体流动的相互作用。还对新模型的求解方法和求解结果做了分析     

汽油机尾气后处理系统的优化设计

为应对越来越严厉的排放法规,现代社会对汽油机车辆尾气处理提出了更高的要求。现在常用的汽油机尾气后处理系统三元催化转化器（3WCC）能高效净化汽车尾气排放,由于其起燃温度较高,导致发动机启动后20 min内排放极为恶劣。为解决这一问题,对某汽油机三元催化转化器进行优化设计,以加热冷启动时汽油机排出尾气为主要手段,对废气进行温度补偿,使之始终保持在催化系统高效催化的温度区间内,可大大减少汽油发动机污染物尾气排放。     

汽车尾气净化消声器的开发研究

论述了蜂窝陶瓷载体稀土催化净化器的设计原则及试验目的 ,提出了用净化装置替代普通消声器的构想 ,即选择合理的设计参数 ,使尾气净化装置在满足净化时对废气空速和起燃温度要求的前提下 ,具有消声作用。试验结果表明 ,对于本试验用净化器 ,当蜂窝载体被安装于第二腔时 ,实际消声量频率特性曲线完全覆盖必需消声量频率特性曲线 ;在发动机以 4 50 r/ min的转速怠速工作时 ,CO,HC的净化转化率可达 90 %以上