本文關鍵詞：DPF灰分分布和非對稱結構對其性能影響的研究

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【摘要】：柴油機PM(Particulate Matter)、PN(Particulate Number)及NOX排放是造成當前霧霾天氣的重要原因,柴油機微粒捕集器DPF(Diesel Particulate Filter)能有效降低柴油機PM、PN排放,但DPF內灰分沉積導致其性能惡化。本文通過研究灰分及其分布對DPF性能的影響為提高DPF使用性能奠定理論基礎;進一步研究非對稱孔道DPF壓降特性,并根據(jù)灰分的沉積特點,采用非對稱孔道結構可以增大DPF過濾體灰分承載量,延長DPF使用壽命。首先通過數(shù)值計算的方法研究了灰分分布對進口孔道流速、孔道壁面滲流速度和碳煙沉積的影響,然后通過建立灰分分布對DPF壓降影響的評價函數(shù)f研究了灰分分布對DPF壓降的影響。研究結果表明:進口孔道流速隨灰分分布系數(shù)增大而增大;孔道壁面滲流速度隨灰分分布系數(shù)增大而減小;孔道壁面灰分和碳煙總體分布趨向于均勻;隨著碳煙的沉積,碳煙和灰分總體分布趨向于均勻的速率增大;灰分濾餅層滲透率相對孔道壁面、碳煙濾餅層滲透率的大小決定灰分分布對DPF壓降的影響趨勢;孔道直徑、壁面厚度、灰分量和碳載量等參量大小改變灰分分布對DPF壓降的影響程度。進一步建立了灰分分布對DPF最高再生溫度影響的評價函數(shù)g,并結合DPF結構物性及來流參數(shù)的變化,研究了灰分分布對DPF最高再生溫度的影響。研究結果表明:函數(shù)g值可以有效評價灰分分布對DPF最高再生溫度的影響,其值為負說明灰分分布于孔道末端有利于降低DPF最高再生溫度;灰分量和孔道壁面厚度增加時,灰分分布對DPF最高再生溫度的影響程度增強;隨排氣流量和O2體積分數(shù)增大,灰分分布對DPF最高再生溫度的影響程度先增強后減弱;隨進出口孔道直徑比和孔密度增大,灰分分布對DPF最高再生溫度的影響程度減弱;DPF長徑比和NO2體積分數(shù)改變時,灰分分布對DPF最高再生溫度的影響程度變化不大。最后研究了非對稱孔道DPF壓降特性及其影響因素,研究結果表明:隨著DPF進出口孔道直徑比增大,排氣在進口孔道內流速減小,且速度減小幅度沿DPF軸向逐漸減小,孔道壁面前端的滲流速度減小,孔道壁面后端的滲流速度增大,孔道壁面的整體滲流速度減小,排氣在出口孔道內流速增大,且速度增大幅度沿DPF軸向逐漸增大;隨著碳載量、灰分量以及排氣流量的增加,增大DPF進出口孔道直徑比能有效降低DPF壓降,當進出口孔道直徑比大于1.4時,進一步增大進出口孔道直徑比DPF壓降變化不明顯;隨著進出口孔道直徑比增大,孔密度最優(yōu)值逐漸減小。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421.5

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本文編號：1246779