柴油机微粒捕集器流场的数值模拟及性能试验研究
柴油机以优良的动力性和经济性被广泛应用于汽车和工程机械。柴油机微粒悬浮于大气中威胁人类健康。为了限制柴油机排放，各国制定了相应的排放法规。但是随着排放法规要求的日益严格，机内净化技术已遭遇瓶颈，必须依靠后处理技术才能使其排放符合要求。
本文以壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)作为研究对象，基于多孔介质理论建立了完整的微粒捕集器的二维数学模型，利用FLUENT软件对模型进行数值求解，得出DPF的速度场、压力场的分布规律，研究了入口排气流速、扩张角和直径比对流场均匀性的影响。通过DPF的压降特性试验很好的验证了数值模拟结果的准确性，结果表明:DPF的压力损失主要是由过滤体的阻力产生的。
通过柴油机台架试验，研究了加装氧化催化器(Diesel OxidationCatalyst，DOC)、颗粒氧化催化器(Particle Oxidation Catalyst，POC)和DPF对柴油机的动力性、经济性和排放性的影响。结果表明:加装DOC+POC可以很好的降低CO、HC和烟度排放，NOx排放有小幅降低;加装DPF后，柴油机排气烟度明显降低，但对CO、NOx影响不大，HC排放有所减小。加装DPF后柴油机的排气背压要高于加装DOC+POC，对微粒的净化效果要优于DOC+POC。通过对后处理的集成化进行分析，可以得出:加装DPF可以使微粒排放达国Ⅳ及以上排放标准，柴油机排气系统加装DOC+DPF可以很好的降低尾气排放。
利用AVL SPC472进行了柴油机安装DPF前后的排气颗粒采样，根据单工况试验可以计算出柴油机排气中微粒浓度的变化，得出DPF的捕集效率与通过经验公式计算的捕集效率吻合较好，说明了利用排气烟度计算捕集效率的方法是可行的。
柴油机;排放特性;微粒捕集器;数值模拟;多孔介质
江苏大学
硕士
动力机械及工程
孙平
2013
中文
TK421.5
73
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）