作为应用最为广泛的汽车尾气后处理方式之一,三效催化转化器在净化汽车尾气及改善大气环境质量方面有着极其重要的意义。随着世界经济的快速发展,由此引发的生态环境质量持续恶化与资源短缺现状日益严峻,汽车排放法律法规也日趋严格,对催化转化器的综合表现提出了更高的要求,不但要有高的催化转化效率,还要有足够长的寿命与良好的稳定性,对汽车整个排气系统的负面影响也要尽可能小。提高催化转化器冷起动催化转化效率与优化内部流场是当今催化转化器研发的关键所在。催化转化器研发的传统手段是实验研究,它可以为转化器的研发提供必要的信息,但是无法研究整个转化器内部传热、传质、化学反应以及气流流动的情况,实验成本高且实验周期长。随着计算机技术的发展及催化转化器数学模型的不断成熟,数值仿真的研究方法在催化转化器研发过程中得到越来越广泛的应用,其在改善载体流速分布、减小压力损失、提高转化器转化效率、减少载体热应力、延长使用寿命等方面发挥了重要作用,有效弥补了传统实验方法的局限性,数值仿真与实验研究相结合促进了催化转化器的研发进程。本文对催化转化器内部流场及其结构影响因素进行了分析,建立了催化转化器内部流场数学模型,应用计算流体力学软件FLUENT对多结构催化转化器流场进行了三维稳态数值仿真,得到不同结构参数下载体速度分布与转化器出入口压力损失规律,以优化流场为目的对转化器结构设计提出合理建议。此外,还对催化转化器冷起动排放及提高冷起动催化转化效率的重要意义进行了阐述,建立了催化转化器传热传质及化学反应数学模型,对其起燃特性进行了非稳态数值仿真,得到冷起动阶段催化转化器内部温度场与气体浓度场变化规律及污染物转化效率随时间的变化规律,结果较好地反映了起燃阶段转化器内部催化化学反应过程,显示了数值仿真的研究方法在催化转化器研发工作中的重要作用与意义。