[发明专利]变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体及建立方法

权利要求书

1.一种变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.不同孔隙率的均匀多孔催化剂载体建模；

S2.通过对均匀孔隙率三周期极小曲面催化剂载体流场有限元模型的分析，确定变孔隙率多孔催化剂载体孔隙率分布方案；

S3.采用三周期极小曲面孔隙率特征参数进行拓扑优化，生成变孔隙率多孔催化剂载体几何文件；

S4.采用多物理场有限元分析方法模拟验证催化性能：

若模拟结果达到催化性能要求，则进行S5；

若模拟结果未达到催化性能要求，则返回S2；

S5.根据变孔隙率多孔催化剂载体几何文件，采用3D打印技术生成实体多孔催化剂载体。

2.根据权利要求1所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，S1不同孔隙率的均匀多孔催化剂载体建模，包括如下步骤：

通过三周期极小曲面统一的隐函数，产生三周期极小曲面等值面函数表达式φ_(x,y,z)＝C，C为等值参数，C∈[-1,1]，根据不同的C得到不同孔隙率多孔结构模型；

通过等值参数C构建具有一定厚度的壳结构和肋柱结构；

优化等值函数参数C，生成变孔隙率多孔催化剂载体模型。

3.根据权利要求2所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述的三周期极小曲面包括：G曲面、IWP曲面、P曲面及S曲面。

4.根据权利要求2所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述壳结构采用定义两个具有相同周期及频率的不同等值极小曲面围成的封闭区域生成；所述肋柱结构通过定义三维空间等值函数与极小曲面等值函数值的关系生成。

5.根据权利要求4所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述壳结构和肋柱结构满足如下关系：

-C≤φ_sheet≤C,C≠0

φ_solid＜C,φ_volume＞C

其中φ_sheet、φ_solid、φ_volume依此分别代表壳结构、肋柱结构及真空区域对应的等值函数值。

6.根据权利要求1所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：

建立均匀孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体流场有限元模型；

计算分析均匀孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体内部反应物流动分布，得出反应物流动分布规律；

根据反应物流动分布规律确定变孔隙率多孔催化剂载体参数化优化方案。

7.根据权利要求6所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述的反应物流动分布规律包括：多孔催化剂载体内平行流动方向的分布规律和垂直流动方向的分布规律。

8.根据权利要求1所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述S4采用的多物理场有限元分析方法为：

基于S2所述的变孔隙率多孔催化剂载体孔隙率分布方案，采用多物理场有限元数值模拟手段，施加特定边界条件，分析催化性能。

9.根据权利要求1所述的变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体建立方法，其特征在于，所述3D打印技术包括：熔融沉积、选择性激光烧结、选择性激光熔化及立体喷印。

10.一种变孔隙率三周期极小曲面多孔催化剂载体，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的建立方法获取。