为满足我国已经开始实施的欧2及以后更严格的欧3排放法规,无论是在汽油车还是在以CNG或LPG为单一燃料的代用燃料汽车上,采用闭环电子控制燃料喷射(EFI)加三效催化转换器(TWC)为主体的排放控制技术已势在必行.因此,要想设计、开发为现有电控发动机匹配一个高性能的催化转换系统,都必须要深刻了解催化转换器内所发生的气体流动、热传输、质量传输和化学反应等过程的进行及相互间的作用,最终才能使整车的排放满足法规的要求.本文通过一个结合化学反应的三维计算流体动力学模型对一个商用的整体式催化转换器进行了模拟,在模型中考虑了作为载体介质的多孔性特征及在活性层表面气体与稀有金属之间发生的吸附与脱附对催化转换的影响.并在台架上对模型在浓混合气、理论混合气和稀混合气三个典型工况进行了有效性验证,模拟的结果与试验吻合较好.随后利用模型分析了整体式催化器内发生的流动、化学反应及热质输运过程之间的相互作用及对催化转换器最终转换性能的影响.研究结果表明大部分有害气体的催化转换发生在催化器的入口附近,而催化器的后半段利用率并不是太高,为催化器内稀有金属的合理分布提供了理论依据;同时研究还表明催化转换器的转换效率是温度的函数,并受到混合气浓度等因素的影响,这都为电控发动机不同工况下的匹配提供了依据.同样,这些结论也有助于改进催化器的设计和优化催化器的性能.