一种制造技术

本发明专利技术提供一种

【技术实现步骤摘要】
一种DPF多孔介质催化剂均相涂覆建模方法


[0001]本专利技术属于
DPF
载体模型构建优化
，涉及一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法
。

技术介绍

[0002]按照结构进行分类，柴油机微粒捕集器
(DPF)
可以分为壁流式和直流式
。
由于壁流式具有较高的颗粒物捕集效率，目前被认为是最理想的布置方式
。DPF
内过滤体的理化特性决定了其性能，所使用的过滤体的材料大致有陶瓷和金属两类
。
目前，堇青石陶瓷材料由于其热膨胀系数小
、
导热率低
、
耐高温等优点，被认为是理想载体材料大量使用
。
微粒捕集器内部结构由多孔介质壁面
、
孔道和堵头组成，各通道平行且相邻孔道于两端交替堵塞，迫使带有颗粒物的尾气通过多孔介质壁面
。
颗粒物会由于过滤体的过滤机制被捕集，最终达到减少颗粒物排放的目的
。
[0003]多孔介质是
DPF
壁面的主要组成部分，多孔介质微观结构对
DPF
捕集效率
、
压降特性
、
再生规律的影响不容忽视
。DPF
载体的孔道形状，尺寸，以及多孔介质内部结构，厚度等对
DPF
流通性起决定性作用，进而影响发动机的经济性和动力性
。
壁流式过滤器是催化剂涂层的良好载体，催化剂材料有助于燃烧积聚的碳烟并催化气体污染物的转化
。
现大多数研究通过数值模拟和试验分析宏观参数对
DPF
性能的影响，无法对
DPF
内部作用机理及相关的微观现象进行细致分析
。
在微观尺度上，为了进一步研究带有催化剂的
DPF(CDPF)
内部催化剂的涂覆对其性能的影响，有必要对催化剂相涂覆方式进行构建，为最终可被用于分析的
CDPF
多孔介质模型打下基础
。
[0004]专利
CN216704406U
公开了一种
DPF
催化剂涂覆模具，包括模具上部
、
模具下部以及由模具上部和模具下部夹持固定的薄膜，所述薄膜上开设有孔，所述薄膜通过固定组件与模具上部或模具下部连接，薄膜的加入和开孔，从而大大改善催化剂浆料的均匀性，但其对薄膜的特性及孔隙率有较高要求
。
专利
CN112516989A
提出了一种涂层材料催化剂及其制备方法和应用，使用镧镨改性氧化铝作为载体，负载碱金属
、
过渡金属和贵金属作为主催化剂和催化助剂，通过采用注射滴加的方式将碱金属负载于氧化铝上，以闪蒸的方式进行快速干燥，再经回转煅烧炉进行高温焙烧，最后负载上过渡金属和贵金属作为主催化剂，从而获得一款高效氧化涂层材料，其制备工艺流程复杂，原料为金属稀土元素，增加了制备成本
。
专利
CN114547838A
公开了一种
DPF
多孔介质模型两相边界优化方法，提出了边界系数的概念，根据边界系数进行像素单元格转换，从而去除了二维多孔介质模型的毛刺状边界，拓宽了平均流通孔径的大小，增加了
DPF
载体的固有渗透率，提升了流通性，实现
DPF
多孔介质模型两相边界的优化，但未对催化剂均相涂覆进行优化
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法，通过对
DPF
多孔介质固体表面的催化剂均相涂覆方式进行模拟，为
CDPF
性能的研究提供模型基础，为
DPF
性能的提升提供理论指导
。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术提供一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：采用四参数随机生成法
(QSGS)
生成二维多孔介质图像，并对其进行二值化处理，将获得的所有像素点分为孔隙相格子和固相格子，并构建存储矩阵存储所有的固相格子坐标；
[0009]S2
：确定催化剂所需的模拟加载区域，从
S1
中构建的存储矩阵中筛选出符合模拟加载区域的所有固相格子坐标，形成一个新的催化剂加载存储矩阵；
[0010]S3
：在设定的时间步长内，以
S2
中符合的所有固相格子为中心向其四周进行催化剂加载扩张；
[0011]S4
：当所有被筛选出来的固相格子都完成催化剂加载扩张过程时，完成多孔介质催化剂均匀涂覆模拟，得到带有多孔介质催化剂均相涂覆的二维
CDPF
模型
。
[0012]进一步地，
S1
中，对区分后的每个孔隙相格子和固相格子建立水平
x
方向和垂直
y
方向的坐标，赋予唯一的坐标
。
[0013]进一步地，
S1
中，构建的存储矩阵为
n
行2列矩阵，其中
n
为所有固相格子的个数，第一列为横坐标，第二列为纵坐标
。
[0014]进一步地，
S2
中，所述模拟加载区域选择在
S1
中生成的整个多孔介质图像区域中加载，或挑选出需要进行研究的部分多孔介质图像区域中加载
。
[0015]进一步地，
S3
中，当固相格子向其四周加载扩张时，出现赋值不同的孔隙相格子，则该孔隙相格子赋值增加，记录孔隙相格子的坐标并标记为催化剂涂覆格子
。
[0016]进一步地，
S3
中，当固相格子向其四周加载扩张时，出现赋值相同的固相格子，则该固相格子赋值不变
。
[0017]进一步地，
S3
中，所述四周为上
、
下
、
左
、
右四个方向
。
[0018]进一步地，
S3
中，所述设定的时间步长为
T
＝
1。
[0019]进一步地，
S4
中，若存在未完成扩张过程的固相格子，则重复进行
S3
中的催化剂加载扩张过程
。
[0020]进一步地，
S4
中，在带有多孔介质催化剂均相涂覆的二维
CDPF
模型中，灰色区域代表催化剂涂覆区，白色为固相区域，黑色为孔隙相区域
。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]本专利技术从微观孔隙尺度构建...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：采用四参数随机生成法生成二维多孔介质图像，并对其进行二值化处理，将获得的所有像素点分为孔隙相格子和固相格子，并构建存储矩阵存储所有的固相格子坐标；
S2
：确定催化剂所需的模拟加载区域，从
S1
中构建的存储矩阵中筛选出符合模拟加载区域的所有固相格子坐标，形成一个新的催化剂加载存储矩阵；
S3
：在设定的时间步长内，以
S2
中符合的所有固相格子为中心向其四周进行催化剂加载扩张；
S4
：当所有被筛选出来的固相格子都完成催化剂加载扩张过程时，完成多孔介质催化剂均匀涂覆模拟，得到带有多孔介质催化剂均相涂覆的二维
CDPF
模型
。2.
根据权利要求1所述的一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法，其特征在于，
S1
中，对区分后的每个孔隙相格子和固相格子建立水平
x
方向和垂直
y
方向的坐标，赋予唯一的坐标
。3.
根据权利要求1所述的一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法，其特征在于，
S1
中，构建的存储矩阵为
n
行2列矩阵，其中
n
为所有固相格子的个数，第一列为横坐标，第二列为纵坐标
。4.
根据权利要求1所述的一种
DPF
多孔介质催化剂均相涂覆建模方法，其特征在于，
S2
中，所述模拟加载区域选择在
S1
中生成的整个多孔介质图像区域中加载，...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼狄明，陈志林，张允华，房亮，谭丕强，胡志远，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：