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基于详细反应机理的三效催化器快速老化特性数值研究
| 论文题名： | 基于详细反应机理的三效催化器快速老化特性数值研究 |
| 关键词： | 三效催化转化器;反应机理;动力学模型;数值仿真;老化过程 |
| 摘要： | 汽车在给人类带来交通便利和社会繁荣的同时，也给环境带来了很大的危害，追求低污染已成为内燃机行业发展主要动力，目前在汽油机上最成功、应用最多的排气后处理净化技术是三效催化转化器技术。国Ⅲ规定所有轻型车都必须装载OBD，装载了OBD的车辆对催化器耐久性有了更高的要求，因此研究三效催化转化器的老化特性，进一步确保三效催化转化器在长期工作中的稳定效率，是当前控制车辆排放、满足排放要求的重点。 本文基于三效催化转化器工作原理，结合详细反应机理和储放氧反应机理，建立起综合考虑传热、传质和催化反应的三效催化转化器单孔道动力学模型；分析了三效催化转化器的老化形式，研究了三效催化转化器的老化机理，从烧结速率以及反应速率两方面对老化进行研究，考虑到老化过程中催化剂相对活性的降低，将老化特性参数的变化规律与三效催化转化器动力学模型相结合，建立了包含老化过程的三效催化转化器单孔道老化动力学模型。 在单孔道老化动力学模型基础上，运用计算流体力学软件FLUENT建立载体单孔道流动模型，并与化学反应软件Chemkin相耦合，结合快速老化试验条件，对三效催化转化器快速老化过程进行数值模拟。通过数值模拟，得出三效催化转化器的温度场以及氧浓度场的分布，利用MATLAB软件计算得到老化过程中催化剂相对活性的变化情况；对老化前后三效催化转化器的起燃特性和空燃比特性进行模拟，模拟结果与实验值较为吻合，为三效催化转化器的老化的研究提供了一定的依据；对载体不同位置的老化程度进行分析，得到催化剂相对活性在载体轴向和径向方向的分布情况；分析了三效催化转化器扩张角、载体孔密度对老化特性的影响，为三效催化转化器结构优化和性能改进提供了一定的依据；根据老化机理和催化剂相对活性的分布，提出了三效催化转化器的抗老化措施。 |
| 作者： | 郭华 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 龚金科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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