[发明专利]基于CFD仿真的歧管净化器结构优化方法

说明书

本发明涉及一种基于CFD仿真的歧管净化器结构优化方法，包括如下步骤：对现有歧管净化器进行CFD分析；对上步得到的CFD计算结果进行分析，提出2种优化方案；对2种优化方案的歧管净化器分别进行CFD分析；比对CFD分析结果，选取歧管净化器进出气口压差△P小及催化剂载体流动均匀性系数UI高的设计方案；本发明采用CFD分析工具模拟出不同方案歧管净化器的进出气口压差△P（即压力损失）及载体流动均匀性系数UI，可以预测排放效果和排气系统背压，有效指导歧管净化器结构优化设计，并能缩短产品开发周期。

技术领域

本发明涉及一种净化器结构优化方法，尤其是一种基于CFD(ComputationalFluid Dynamics)仿真的歧管净化器结构优化方法，属于汽油机尾气后处理技术领域。

背景技术

随着排放法规越来越严格，歧管式催化转化器得到了更为广泛的应用。歧管式催化转化器的安装位置更靠近发动机，发动机排气的热能损失少，具有更快的起燃速度，能够满足低排放的要求。

由于歧管净化器位置距离发动机出口很近，气流的温度很高，可达到800℃以上，且气流的速度很快，再加上歧管的走向很复杂，废气在载体前难以混合均匀，导致催化剂载体的有效利用率低，难以满足排放要求。同时，如果歧管净化器的结构设计不合理，还可能导致排气系统背压过高，影响发动机的动力性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有的歧管净化器歧管结构复杂，难以满足排放要求的缺陷，提供一种基于CFD仿真的歧管净化器结构优化方法，该优化方法采用CFD仿真分析歧管净化器的气流均匀性及压力损失，指导歧管净化器的优化设计，通过优化歧管走向、歧管的长度以及端盖的形状，从而使歧管净化器的气流均匀性及压力损失满足设计目标，保证满足排放标准，并保证汽车发动机的动力性能和稳定性。

为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：基于CFD仿真的歧管净化器结构优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.基于现有歧管净化器，对现有歧管净化器进行CFD分析；

步骤二.对步骤一得到的CFD计算结果进行分析，根据分析结果提出2种歧管净化器优化方案；

步骤三.对2种优化方案的歧管净化器分别进行CFD分析；

步骤四.比对现有方案及2种优化方案的CFD分析结果，选取歧管净化器进出气口压差△P小及催化剂载体流动均匀性系数UI高的设计方案。

进一步地，所述CFD分析包括如下步骤：

步骤一.基于歧管净化器，进行CFD前处理；

步骤二.进行CFD求解器的设置；

步骤三.进行CFD仿真运算；

步骤四.分析CFD仿真运算结果。

进一步地，所述步骤一中，所述CFD前处理包括如下步骤：

第一步.几何前处理：采用三维建模工具建立歧管净化器的三维模型，并将所述三维模型的流体域提取出来；

第二步.网格前处理：所述网格前处理是采用网格划分工具对整个流体域进行网格划分；

第三步.设置边界条件：根据所需模拟的歧管催化剂的三维模型，确认CFD计算边界条件，包括歧管净化器的初始进气温度、进气流量、初始进气压力、初始出气压力和催化剂载体参数。

进一步地，所述第二步中网格划分包括面网格划分和体网格划分，全局网格尺寸设置为2mm，且催化剂载体区域的网格为结构网格，所述结构网格方向与多孔介质和流体交界面垂直。

进一步地，所述第三步中催化剂载体参数包括载体长度、直径、目数、催化剂涂层厚度、粘性阻力系数和惯性阻力系数。