101-多孔介质尾气处理装置压力场及速度场模拟.pdfVIP

多孔介质尾气处理装置压力场 及速度场模拟 山东华科规划建筑设计院有限公司 高滨 1 郭柯 田彦法 摘 要：利用催化转化器对汽车尾气净化已经成为如今处理汽车尾气的主要方式。本文 利用fluent 进行计算，利用tecplot 进行后处理，对汽车尾气的催化转化器进行分析，通 过对特定进气速度条件下装置内压力分布、速度变化、流体在装置内分布情况等进行研究。 结果表明催化转化器中心部分压力过高会导致设备内部流体回流的问题，降低设备效率。 关键词：多孔介质；尾气处理；模拟分析 0 引言 关于多孔介质的定义与分类,随其研究目的、要求之不同而有所差异。一般来说,多孔 介质是指内部含有众多孔隙的固体材料。多孔介质是由多相物质所占据的空间,也是多相物 质共存的一种组合体:从任一相来说,其他相均弥散在其中,故又称多孔介质为弥散材料。在 多相物质中一定有固体相,而固体相又称固体骨架[1] 。没有固体骨架的那部分空间称作空隙 或孔隙,它由液体或气(汽)体或气液两相占有。固体骨架分布于多孔介质占据的整个空间内, 多数孔隙是相互连通的,这些连通的孔隙称为有效空隙,那些互不连通或虽然连通但流体很 难流通的则称为死端空隙。显然,流体可通过有效空隙从多孔介质的一端渗透到另一端,故又 称多孔介质为可渗透材料。 本文研究的尾气处理净化装置正是利用了多孔介质的这些特性，来达到对汽车发动起所 产生的尾气排放物处理净化的目的。其中汽车废气流动的性质是决定催化转化器性能的一个 非常重要的因素，特别是废气的压力梯度还有速度分布。本文以尾气中的氮气为例，基于 fluent 和tecplot 软件对尾气催化转化器的压力场和速度场进行分析，希望为更好地改进装置 和提高装置效率提供了理论支持。 1.处理装置简介 本文是对某特定型号的尾气处理净化装置进行模拟研究，其参数如下表1 所示： 表1 模型的参数 参数 数值 进口管长度/mm 90 出口管长度/mm 90 多孔介质区域/mm 80 本次模拟中，流体为氮气并取进口速度为25m/s ，多孔介质区域特性如下表2 所示： 表2 多孔介质区域特性 方向 粘滞阻力(1/m2) 内部阻力(1/m) X 3.846e+07 20.414 Y 3.846e+10 20414 1 高滨：1988.4；硕士研究生、中级工程师、聊城市光岳南路8 号gaob@ 1 Z 3.846e+10 20414 2. 理论基础以及模型网格 2.1 基本方程 以下列出的是CFD 用于求解流动问题的最基本的质量、动量、能量守恒方程（流体假 设为可压缩牛顿流体）： 质量方程： ∂ρ  +div(ρu) 0 2-1 ∂t 动量方程： ∂ρ  +div(ρu ) 0 2-2 ∂t