柴油機尾氣顆粒捕集性能研究及數(shù)值模擬.pdf

1、柴油機與汽油機相比具有熱效率高、燃油經(jīng)濟性好的特點，但是尾氣中有害污染物較多。為了滿足更高標準的排放法規(guī)，除了繼續(xù)尋求優(yōu)化燃燒等機內(nèi)凈化措施外，采用顆粒捕集器等后處理方法也已成為有效降低污染物的措施之一。影響顆粒捕集性能的因素有發(fā)動機工況和捕集器結(jié)構(gòu)與性能等。在實驗研究前，用模擬仿真的方法系統(tǒng)地研究各因素對捕集效率的影響為設(shè)計高性能的顆粒捕集器提供有力依據(jù)。本文的主要研究工作有以下幾個方面： （1）系統(tǒng)地研究了泡沫陶瓷特性及其顆

2、粒過濾機理；設(shè)計測試陶瓷性能實驗臺；實驗測得10PPI和25PPI兩種規(guī)格的泡沫陶瓷的流體動力學(xué)性能的各流場參數(shù)。 （2）設(shè)計二維周期性多孔介質(zhì)模型；并以實驗測得的流場參數(shù)為邊界條件，運用計算流體動力學(xué)（CFD）軟件FLUENT進行模擬，驗證所設(shè)計的多孔介質(zhì)模型的合理性。 （3）建立顆粒軌道模型；運用離散相模型（DPM）模擬計算顆粒在多孔介質(zhì)中的運動軌跡，并進行追蹤、捕集和分析；通過分析流速、顆粒直徑、泡沫陶瓷的規(guī)格和陶

3、瓷體厚度四種影響因素，進一步追蹤研究顆粒的捕集效率。研究表明，相同流動狀態(tài)和粒徑下，25PPI泡沫陶瓷的過濾效率比10PPI的要高，但泡沫陶瓷前后壓差也大。 （4）優(yōu)化組合陶瓷體之間的結(jié)構(gòu)，進一步研究提高顆粒捕集效率的結(jié)構(gòu)形式。模擬表明，當泡沫陶瓷體間有間隔時，捕集效率會增大，并且捕集效率隨著間隔的增大而增大。 本文研究為優(yōu)化設(shè)計顆粒捕集器提供了大量的參考依據(jù)，減少了捕集器結(jié)構(gòu)設(shè)計的時間，對下一步發(fā)動機臺架實驗研究具有指