Flow Field Measurement in Catalytic Converter-Comparison with Computational Fluid Dynamics Analyses

The efficiency of a catalytic converter depends on the flow distribution across a system's chemically active substrate. If irregularities or non-uniform flow patterns exist, the system's conversion efficiency decreases, whereas the manufacturing cost increases. Therefore, it is important to analyze the internal flow of a catalytic converter. In this study, flow pattern measurements along the minor axis were recorded at the mid and exit planes of a ceramic honeycomb catalytic converter at flow rates of 37.8 l/s and 94.4 l/s. Flow distributions of the measurement plans were compared with an automotive company's computed velocity profiles. Measurements along the minor axis showed uneven velocity profiles. The ${\upsilon}$-velocity components between the honeycomb bricks were small but somewhat erratic opposite the intake side of the converter, however, they became flatter in measurements recorded near the intake entrance. For almost all velocity values, the computer model suggested velocities greater than the measured values.

촉매 변환기의 내부 유동장 측정-CFD 해석과 비교

촉매 변환기의 효율은 촉매 물질이 포함되어 있는 하니콤 브릭 입구의 유동장 분포와 밀접한 관계가 있다. 하니콤 브릭 표면의 유동장 분포가 균일하지 않으면 시스템의 전환 효율이 감소하고 균일한 유동장 분포를 갖는 촉매 변환기에 비해 크기가 커져 제작비용도 증가한다. 따라서 촉매 변환기의 내부유동 해석은 매우 중요하다. 본 연구에서는 변환기 내부 하니콤 브릭 사이부분과 2번째 하니콤 브릭 출구부분의 유동분포를 단축을 따라 37.8 l/s와 94.4 l/s 유동영역에서 측정하였다. 또한, 자동차 제작사에서 이루어진 전산해석 결과를 측정 결과와 비교하여 실험적으로 검증하였다. 하니콤 브릭 사이부분의 ${\upsilon}$-속도분포 측정은 다소 변화하는 유동패턴이 형성되는 것을 보여주지만 입구 반대쪽 벽 부근영역에서 음의 유동장이 형성되고 음의 속도는 감소하여 중심 부근에서는 정체현상을 보이고 계속 입구 쪽까지 지속되는 것을 보여준다. 대부분의 속도 값에서 전산해석 결과는 측정치에 비하여 크게 나타났다.