内燃机排气管催化转换器内流体的数值模拟.pdf

华南理工大学
硕士学位论文
内燃机排气管催化转换器内流体的数值模拟
姓名:谭福太
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:翁仪璧
20030520
摘要论文是要对催化转换器内的流体进行二维定常模拟,流体运动的基本方程和有限元单元法是本论文的理论基础。文章在开始时,分析讨论了如何建立流体的基本方程、如何用变分原理和加权系数法形成有限元方程。在模拟计算中,我们利用通用有限元分析软件粗葱心D计算。要对复杂形状的催化转换器的载体部分建立实际的模型,这会给建模带来相当的难度,并且,⒍奈财用的催化转换器模型的扩张角和收缩角都为4幽D獾慕峁纯矗增加,压力变化不明显,流体与壁面没有发生分离,没有出现涡流区。为了进一步弄清楚催化转换器的结构尺寸对流动特性的影响,通过改变扩张角和收缩角的大小!:,在加载不同进口速度大小的情况下///,来考察不同扩张角和收缩角在不同的进口流速情况下对流体流动特性的影响。从模拟的结果来看,扩张角对流体流动特性的影响较大,扩张角越大,载体上的速度分布就越不均匀;扩张角对压力损失的影响随着进俣鹊牟煌嵊兴畋穑牵在所选的三种扩张角的模拟中,最小的一个扩张角在不同的进口流速下都表现出较低的压力损失。不同的收缩角对载体上速度分布的均关键词:催化转换器;模拟;流动;个人计算机可以承受的范围,因此,论文对催化转换器的载体部分进行了简化,把复杂形状的载体部分简化为均匀分布的、等厚度的共轴圆筒,圆筒之间是流体流过的通道。对于催化转换器中的流体,选用开始时,加载在催化转换器进口处的流速为痵、且均匀分布,选催化转换器的扩张段,流体速度和压力都随着管截面积的不断扩张而不断降低,流速的分布也变得不均匀,并且流体与壁面发生了分离,出现了涡流区;在载体部分,由于进入载体的流速分布不均匀,使得载体上的流速分布也不均匀,载体上的压力降低很明显;在收缩段部分,流速匀性影响不大,对压力的影响也依赖于进口流速的大小,但是总的来说,收缩角对整体的压力损失的影响是不明显的。
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哮译氏缟伍穆、鞠期:吗牮≤胃硒题作者签名:博相久掣位论文版权使用授权书华南理工大学学位论文原创性声明不保密彰日期:加月夕网日期:如;年参月,保密口,在——年鳃密后逡用本授权虢。本人郑邈声明:所里交的论文憋本人在导师的指导下独立进行研究掰取褥豹研究成果。除了文中特聚翔驭标注辱闽谌萃猓韭畚不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要爨献的个人和集体,均融在文中以明确方式标明。本人完全意识囊本声麓的法律瑟栗壶本久承疆。本学使论文作者完全了解学校袁关保留、馊精学位论文的筑定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被豢阕和借阕。本人授权始南理工大学可以将本学位论文的全部或部分肉容编入有关数据瘁遴行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手殿保存和汇编本学位论文。朐谝陨舷嘤Ψ介砸糯颉”导雾器签袭:本学位论文属于作者签织:,
,进行的是二维定常的模拟,但是,实际催化转换器中存在流体的压力波,因此首先有必种不同的理论。论文中利用了有限元方法对催化转换器内的流体进行模拟计算,因此本章也对有限元方法作了概述。在往复式内燃机中,由于它的工作是间断的,因此,在排气管、进的研究,根据波的形式可分为三种。第一种是球面波,它是从空间一点它是从一直线波源往外传播的扰动;第三种是平面波,它是从一平面波源以一系列平面向外传播的一种扰动,在管道中的压力波可认为是一种变化被归因于体积的变化,这种方法一般称为容积法。用准定常原理来处等。这些计算的结果与实际差别不大,因此得到广泛的应用。但目前己开始对气缸内涡流及燃烧过程考虑到压力波动的问题。对于排气管来说,为了缩短计算时间,在柴油机与涡轮增压器的匹配计算等场合下,要了解波的一些知识,并且,对于压力波的不同的处理方法,形成了多气管、气波增压器和脉冲转换器中存在可压缩流体的压力波。对压力波往外层空间传播的一种扰动,这种波近似于在氧弹中燃烧、汽油机中点火燃烧和柴油机中一个油滴着火后燃气压力的传播:第二种是圆柱形波,在往复式内燃机压缩过程中,汽缸内压力不断提高,实质上是由于活塞运动所产生的压力波和其在气缸盖处的反射波不断叠加的结果。对于这一过程,把它简化为一种准定常过程,即略去波传递所需要的时间,认为在同一瞬时,所研究的缸内各处的压力都是相同的。这样,压力的计算气体的流动,不仅用于气缸压力的计算,也用于流程很短而波动传递时间可以