近年来,汽车保有量大幅增加,汽车排放对环境污染造成了严重影响。目前,汽车尾气排放控制和净化后处理常采用催化转化器,而普通催化转化器因载体孔道的形状规则且大小均匀,其径向流速呈现中心区域快、周围区域慢的分布特征,进而使载体的中心区域的反应速率快,温度高,严重影响转化效率和载体使用寿命。因此,为解决传统催化转化器的上述问题,本文建立一种径向分区变孔密度的单异型和双异型载体催化转化器模型,研究不同结构参数异型载体催化转化器的流场、化学反应、声场以及热流声多场耦合特性。主要研究内容如下:（1）将催化转化器载体划分为径向分区变孔密度的多孔介质区域,建立了单异型和双异型载体催化转化器的流动和化学反应动力学模型,研究了孔隙率、渐扩渐缩管角度、前后载体比例和载体间隙等结构参数对异型载体催化转化器流动均匀性指数、压降、起燃温度和转化率的影响规律,结果表明:单异型载体催化转化器相较于普通催化转化器流动均匀性指数提高了9.05%,且载体压降减小了21.87%;双异型载体催化转化器中的B-6组（孔隙率为0.820、0.809、0.803和0.799、渐扩渐缩管角度为60°、前后载体比例为5:5和载体间隙为5mm）流动均匀性最佳,相较于B-1组（单异型载体催化转化器）提高了1.02%,起燃温度下降了3K,转化率提高了16.26%。（2）建立了单异型和双异型载体催化转化器的声学分析模型,研究了上述各种结构参数对异型载体催化转化器传递损失和进出口声压级的影响规律,结果表明单异型载体催化转化器的消声效果优于普通催化转化器,在中高频段时传递损失随孔密度的增大而增大;双异型载体催化转化器的渐扩渐缩管角度90°相较于角度30°、间隙5mm相较于间隙15mm时的传递损失分别提高了8.49%和3.57%,其渐扩渐缩管角度的影响大于单异型载体催化转化器,前后载体比例对传递损失的影响不大。（3）选择一组最优结构参数的B-6组双异型载体催化转化器,分析了其在不同进口速度和进口温度下的热流声耦合特性,并对不同孔道形状和壁厚的单通道模型进行了性能分析及结构优化,结果表明提高进口流速和温度后的传递损失相较于无流和常温状态分别提高了3.95%和4.41%,且同时提高流速和温度能使传递损失提高6.47%,采用超材料三角形孔道能有效降低整体模型的出口压降。本文优化设计的异型载体催化转化器,比传统催化转化器具有更好的流动均匀性,同时对提高汽车尾气转化率、提高声学传递损失等具有重要的工程意义。