基于CFD的催化转化器内流场耦合化学反应的研究的任务书.docx

基于CFD的催化转化器内流场耦合化学反应的研究的任务书
一、研究背景与意义
催化转化器（CatalyticConverter，CC）是一种广泛应用于汽车尾气后处理领域的设备，其主要作用是将汽车尾气中的有害气体转化为无害物质，起到减少环境污染的作用。CC内部一般由热稳定的陶瓷基质以及镀有催化剂层的金属网制成，当有害气体经过CC时，催化剂可以催化氧化或还原反应将有害气体转化成无害物质。为了提高CC的转化效率和使用寿命，研究其内在机理成为了这一领域的研究重点之一。
催化剂的性质和反应路径受到流场的影响，因此，研究CC内部气体流动特性对于揭示其中的反应机理、提高CC转化效率和降低污染物排放具有重要作用。CFD为模拟流场及其耦合化学反应提供了有效的工具，将其应用于催化转化器内部的研究，可以为设计优化和性能提高提供指导。
二、研究目的
本研究旨在通过CFD模拟的方法，研究催化转化器内部气体流动行为及其与化学反应的耦合关系，从而深入了解催化转化器的内在机理，揭示CC内部气体特性和催化转化过程的相互作用规律，为改进CC的性能提供理论指导和设计优化建议。
三、研究内容
1.对CC内部的流场进行建模，并通过数值模拟分析其流动特性；
2.基于流场分析结果，推断化学反应机理，并在CFD模拟中实现流场和化学反应的耦合；
3.通过物理实验验证数值模拟的结果；
4.对CC内部的几何结构等参数进行设计优化，并验证优化后CC的性能提高情况。
四、研究方法
1.实验材料：CC样品、仪器设备
2.建立CC内部流场的CFD模型
3.通过CFD模拟分析CC内部流场特性，并推断化学反应机理
4.基于流场分析结果，将化学反应引入CFD模拟，实现流场和化学反应的耦合
5.利用实验数据对数值模拟进行验证
6.实现CC内部几何结构等参数的设计优化，并验证优化后的CC性能提高情况。
五、预期成果
1.基于CFD模拟研究催化转化器内流场耦合化学反应的特性，并揭示其机理；
2.实验验证结果，验证数值模拟的正确性；
3.CC内部参数的优化设计，获得优化后的CC性能提高情况；
4.发表1-2篇SCI论文。
六、参考文献
1.ParkS,LimG,KimCH.CatalyticConver:SimulationoftheMultiphysicsofGasFlowandCatalyticReactions[J].ChemicalEngineeringScience,2014,116(2):101-115.
2.裴小鹰,唐林生.催化转化器内部流场及其动力学行为研究进展[J].环境科学进展,2011,19(9):1932-1943.
3.栗骁怡,董天宇.汽车催化转化器技术及其发展[J].中国环保产业,2012,11(11):38-41.
4.HanH,HanC,ChunY.EffectsofGeometricConfigurationsonthePerformanceofaThree-WayCatalyticConverter[J].FuelProcessingTechnology,2013,106:1-8.
5.谢建华,李文荣.催化转化器内部流场特性研究[J].能源环境保护,2011,8(2):23-25.