大功率柴油機顆粒捕集器數(shù)值模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著日益嚴格的排放法規(guī)的實施,柴油發(fā)動機尾氣中的顆粒凈化問題越來越受到重視。顆粒捕集器(DPF: Diesel Particulate Filter)憑借其高效的捕集效率,在車用柴油機上得到了廣泛使用。DPF在工作過程中,如果流場分布不均勻,會導(dǎo)致捕集器內(nèi)的微粒分布不均勻從而降低捕集效率;同時微粒不斷的積累在捕集器孔道內(nèi),如果不及時清理掉,會導(dǎo)致排氣背壓升高,柴油機的燃油經(jīng)濟性降低和輸出功率減小。所以,研究顆粒捕集器內(nèi)部的流場分布情況以

2、及再生過程尤為重要。
  目前,車用柴油機上已經(jīng)基本普及顆粒捕集器,但是對于大功率的船用柴油機,對顆粒后處理技術(shù)的研究較少。本文依托工信部、財政部高技術(shù)船舶科研項目“船舶柴油機顆粒物排放控制先期研究”,以濰柴WP12大功率發(fā)動機為樣機,開發(fā)了一套大尺寸的顆粒捕集器。通過三維建模軟件ProE對顆粒捕集器建模,并用網(wǎng)格劃分軟件ICEM對DPF三維模型網(wǎng)格劃分,生成六面體網(wǎng)格,最后利用計算流體軟件Fluent對模型進行邊界設(shè)置和求解計算

3、。本文在計算過程中,引入均勻指數(shù)來分析流場分布情況。通過模擬分析排氣管入口速度、入口擴張管道錐角、載體管道直徑與入口管道直徑比、載體長徑比和前置氧化催化器DOC對速度和壓力分布的影響。結(jié)果表明:入口排氣速度越大,載體區(qū)域的壓降越大,但是載體入口端面速度和壓力均勻指數(shù)幾乎不隨入口速度變化;載體管道直徑與入口管道直徑比越小,流動均勻性越好;載體長徑比為1.1時,流動均勻性最好;前置DOC對流動起到彌散作用,速度均勻指數(shù)由0.855提高到0.

4、934。
  本文還利用AVL Fire ESE Aftertreatment模塊對顆粒捕集器的壓降特性和再生特性進行分析。結(jié)果表明:捕集器的壓降主要由入口壓降、進氣孔道壓降、碳煙濾餅層壓降、壁面壓降、出氣孔道壓降和出口壓降組成,潔凈壁面時,DPF壓降主要由壁面壓降組成,所占比例達到64.4%,隨著碳煙的不斷累積,濾餅層壓降逐漸增大,300s時,所占比例高達82.6%,占據(jù)主導(dǎo)地位。壁厚越大,顆粒捕集器的壓降也越大;孔道目數(shù)越小,

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