柴油机微粒捕集器再生性能的数值研究
柴油机微粒捕集器（DPF）的再生性能是目前迫切需要解决的关键技术问题，过滤体再生时的热传递特性，再生效率，能量投入等将直接影响过滤体再生工作时的安全，高效，经济等性能，因此对过滤体再生特性进行研究，具有重要的科学意义和应用价值。本文结合试验验证，搭建DPF再生时的一维非稳态数值模型，对DPF再生特性进行数值研究，以减少试验操作工作量，为试验提供方向和理论依据，同时为满足国Ⅳ排放标准的DK4A发动机提供建议再生时机。 本文基于建立的DPF再生过程一维非稳态数学模型，对DPF的再生特性进行了以下的研究： （1）结合DK41A发动机的不同运行工况下的排气流量，对DPF的热冲击进行分析。分析发现：随来流流量的增加DPF内部温度梯度出现先增大后减小的趋势；由于过大的温度梯度会造成DPF热应力失效，影响过滤体的工作安全，应尽量选择合适的流量以减小壁面温度梯度，最终分析发现当来流流量为15g/s时温度梯度极值最小，可避免再生时过滤体热应力失效。 （2）分析不同几何结构参数，对DPF传热特性的影响。选择合理的DPF几何机构参数和再生条件，以降低DPF内部温度梯度极值，有效地避免过滤体的热应力失效。分析发现：在不影响DPF的捕集效率和排气背压的条件下，合理的增加DPF的长度、体积、壁面厚度、提高过滤体材料的导热能力以及适当降低DPF的CPSI和再生时的加热温度，都对降低DPF壁面温度梯度有利。 （3）分析DPF再生时的传热特性（壁面温度、壁面温度梯度），再生效率，能量投入等参数；同时基于再生时的最优效能比进行DPF的传热特性的研究。研究发现：该型号DPF最佳再生时机为颗粒担载量为5g/L，最佳再生流量为15g/s，最佳再生温度脉冲时间为297s；在该条件下再生，能有效防止DPF再生时的热损伤，同时也能保证DPF较高的再生效率和再生时较低的能量投入。 研究结果将进一步完善DPF再生特性分析的理论数据，为DPF再生时机的选择提供了参考，并为后续的试验提供数据支撑。
柴油机;微粒捕集器;再生性能;数值研究;DK4A发动机
西华大学
硕士
动力机械及工程
余波;彭忆强
2013
中文
TK423
79
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）