柴油機尿素SCR催化器數(shù)值模擬及結構優(yōu)化研究.pdf

1、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)技術已成為目前降低柴油機NOx排放的重要手段。SCR催化器作為SCR系統(tǒng)的重要組成部分，它的結構對SCR系統(tǒng)性能有重要影響。催化器結構參數(shù)主要通過試驗確定，缺乏系統(tǒng)優(yōu)化，很難同時兼顧NOx轉化率與壓力損失。為此，本文采用數(shù)值模擬的方法，研究了SCR系統(tǒng)NOx轉化率及壓力損失的影響規(guī)律，并對催化器載體結構進行了優(yōu)化設計，主要研究工作和創(chuàng)新之處如下：
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2、)采用SCR催化器單孔道一維簡化模型，研究了催化器載體結構參數(shù)對SCR系統(tǒng)NOx轉化率及壓力損失的影響規(guī)律。結果表明，橫截面積大、長度短、壁厚較薄的催化器載體，SCR系統(tǒng)性能較好；目數(shù)、涂層厚對SCR系統(tǒng)性能的影響較復雜，它們的變化使NOx轉化率及壓力損失相互矛盾，相互制約。
　　 (2)根據(jù)拉丁超立方選取的樣本點，建立了催化器載體的二次多項式及Kriging近似模型。對兩近似模型的擬合精度進行對比分析，結果表明Kriging模

3、型的近似結果稍好于二次多項式模型，可以在優(yōu)化計算過程中較好的替代復雜耗時的數(shù)值模擬計算。
　　 (3)以較高的NOx轉化率及低壓力損失為優(yōu)化目標，以催化器載體體積、載體長度、目數(shù)、壁厚、涂層厚5個結構參數(shù)為設計變量，采用改進的多目標遺傳算法NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ)對建立的Kriging近似模型進行了優(yōu)化分析，優(yōu)化結果經(jīng)數(shù)值模擬計算驗證，NOx的轉化率可以達