本文關(guān)鍵詞：船用SCR混合系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與仿真研究

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【摘要】：隨著環(huán)境問題的加劇,大氣污染已經(jīng)成為社會關(guān)注的熱點問題。船舶廢氣污染作為大氣污染的重要組成部分,得到人們越來越多的關(guān)注,船舶廢氣減排技術(shù)的發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)。同時,MARPOL公約附則VI的生效也為船舶廢氣減排技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求。船舶燃料油燃燒時產(chǎn)生的廢氣主要包含硫氧化物SOx、氮氧化物NOx及顆粒物(PM2.5)等。在除去氮氧化物NOx的各種船舶廢氣減排技術(shù)中,選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction,SCR)是一種國際公認的可以單獨滿足TierⅢ標準的NOx減排技術(shù)。目前國內(nèi)外關(guān)于火電廠及車用柴油機的SCR技術(shù)研究比較深入,對船用柴油機SCR系統(tǒng)流場研究與優(yōu)化主要通過數(shù)值模擬方式進行。本文使用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)軟件 Fluent,以 MAN BW 6G60ME-C9.2 船用柴油機Urea-SCR系統(tǒng)為研究對象,建立相應數(shù)值模型,模擬SCR系統(tǒng)尿素水與柴油機排氣混合過程并進行流場優(yōu)化設(shè)計。主要工作包括SCR流場的數(shù)值模擬,噴嘴方案的選取和SCR系統(tǒng)混合器方案的選取。主要研究內(nèi)容為:1.基于計算流體力學CFD的基本知識,使用Ansys Workbench模塊里前處理軟件ICEM進行網(wǎng)格劃分并對混合區(qū)域進行網(wǎng)格細化,用Fluent軟件進行仿真,分析得到混合過程中不同影響因素下包括排氣速度、湍流強度等對噴射效果的影響。2.針對MAN BW 6G60ME-C9.2船用柴油機,使用Fluent軟件進行仿真與建模,對影響尿素噴射霧化質(zhì)量的因素包括噴射點與擴張管入口距離、噴射方向、噴孔個數(shù)以及孔徑等進行研究,并確定適合MAN BW 6G60ME-C9.2船用柴油機SCR系統(tǒng)的噴嘴方案。3.使用Fluent軟件研究船用SCR系統(tǒng)的流場特性,通過分析對比不同結(jié)構(gòu)的混合器對流速均勻性、氨氣分布均勻性等因素的影響,選出適用于MAN BW 6G60ME-C9.2船用柴油機的混合效果最好、壓降最小的混合器結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：SCR 計算流體力學 流場仿真 混合器
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.2 船用柴油機NO_x排放控制技術(shù)13-16
• 1.2.1 選擇性催化還原13-14
• 1.2.2 廢氣再循環(huán)14
• 1.2.3 液化天然氣14
• 1.2.4 基于水的控制技術(shù)14-15
• 1.2.5 機內(nèi)優(yōu)化15
• 1.2.6 技術(shù)對比分析15-16
• 1.3 SCR系統(tǒng)闡述16-19
• 1.3.1 SCR反應過程16-18
• 1.3.2 SCR技術(shù)應用18-19
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 SCR混合系統(tǒng)仿真計算模型22-32
• 2.1 SCR過程數(shù)值模擬的優(yōu)點22
• 2.2 數(shù)值模擬的方法和分類22-23
• 2.2.1 有限差分法22-23
• 2.2.2 有限單元法23
• 2.2.3 有限體積法23
• 2.3 Fluent數(shù)值模擬方法23-24
• 2.4 SCR過程模型選型與假設(shè)24-30
• 2.4.1 湍流模型24-25
• 2.4.2 組分運輸和反應模型25-26
• 2.4.3 離散項模型26-30
• 2.5 均勻性評價指標30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 SCR噴射霧化數(shù)值仿真研究32-43
• 3.1 幾何與物理模型32-33
• 3.2 尿素分解化學反應機理33-34
• 3.3 初始條件對噴霧效果的影響34-36
• 3.3.1 排氣速度的影響34-35
• 3.3.2 湍流強度的影響35-36
• 3.4 噴嘴與擴張管入口距離的影響36-37
• 3.5 噴孔個數(shù)的影響37-39
• 3.6 孔徑的影響39-40
• 3.7 噴射方向的影響40-42
• 3.8 本章小結(jié)42-43
• 第4章 SCR系統(tǒng)混合器仿真研究43-52
• 4.1 靜態(tài)混合器43-44
• 4.2 混合器三維模型的建立44-45
• 4.3 混合器數(shù)值仿真45-47
• 4.4 混合器安裝位置47-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 結(jié)論52-53
• 5.2 展望53-54
• 參考文獻54-58
• 致謝58-59
• 作者簡介59

【參考文獻】

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本文編號：967077