醇氢燃料汽车能够利用发动机尾气余热,使甲醇在催化剂作用下发生裂解反应产生氢气与一氧化碳,将甲醇及其裂解气通入发动机气缸内进行掺烧,为发动机提供动力,从而减少燃油消耗,降低排放污染。实现甲醇催化裂解的关键是必须充分利用废气中的热量,使反应气体达到催化反应温度。因此,开展甲醇裂解反应器的设计、分析与优化的研究工作对提高甲醇裂解反应器催化性能,实现甲醇燃料汽车动力性能、经济性及排放性能的最优具有至关重要的意义。本文基于计算流体力学相关理论及甲醇分解反应动力学模型,通过热力计算设计了螺旋管式和直管式两种甲醇裂解反应器。以CFD软件FLUENT作为模拟平台,建立了一个耦合甲醇裂解反应的三维多孔介质反应器模型。通过UDF添加固相能量方程,将多孔介质的单温度模型修正为气固相耦合传热两温度模型,以甲醇裂解反应中各组分源项的形式添加化学反应,并将化学反应热添加到气固相能量方程,对模型的流动换热及化学反应进行模拟。根据所设计的反应器计算模型,对反应器内甲醇催化裂解反应过程进行模拟,并将模拟结果与甲醇催化裂解试验结果进行对比分析。之后,通过控制变量,改变边界条件分组模拟,讨论了反应空速、热废气流速对甲醇分解反应的影响,并比较了螺旋管与直管反应器换热性能的差异。最后,根据反应器的结构特点,对模型针对性地优化改良,通过减小换热管管径、增大反应器壳体长度、合理利用空间增大有效传热面积等方法,重新建立反应器模型模拟,并证明了改良后的反应器催化换热性能有明显提升。