【摘要】：隨著環(huán)境問題日益突出及排放法規(guī)逐漸嚴(yán)格,柴油機(jī)排放污染所帶來的問題越來越引起人們的關(guān)注。研究、開發(fā)適合的SCR催化器是柴油機(jī)生存和發(fā)展的關(guān)鍵,因此本文借助CFD技術(shù)對SCR催化器進(jìn)行研究。本文分析了SCR系統(tǒng)的組成,討論了催化器性能的評價指標(biāo)及建立了SCR催化器的數(shù)學(xué)模型。在GMABIT軟件中建立了催化器的三維幾何模型,借助FLUENT軟件對催化器內(nèi)流動特性進(jìn)行仿真模擬;討論不同擴(kuò)張角、載體長度、載體直徑和收縮角等結(jié)構(gòu)參數(shù)對催化器內(nèi)流動特性的影響。結(jié)果表明:隨著擴(kuò)張角的增大,催化器出入口壓力損失和載體前后端面壓力損失逐漸增大,載體流速分布均勻性指數(shù)逐漸下降;隨著載體長度的增加,催化器出入口壓力損失和載體前后端面壓力損失逐漸增大,但同時載體流速分布均勻性指數(shù)逐漸變大;隨著載體直徑的增大,催化器出入口壓力損失和載體前后端面壓力損失逐漸減小,載體流速分布均勻性指數(shù)逐漸減小。隨著收縮角的增大,催化器出入口壓力損失和載體前后端面壓力損失逐漸增大;但與擴(kuò)張角相比,收縮角對催化器出入口壓力損失和載體前后端面壓力損失的影響較小,同時對載體流速分布均勻性的影響也較小�；诨瘜W(xué)反應(yīng)動力學(xué),討論了在不同負(fù)荷下各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對催化器NO的轉(zhuǎn)化率。結(jié)果表明:隨著負(fù)荷的增大,NO轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在同一負(fù)荷條件下,當(dāng)擴(kuò)張角小于90o時,NO轉(zhuǎn)化率的逐漸降低,但變化不顯著;當(dāng)擴(kuò)張角大于90o時,NO轉(zhuǎn)化率顯著下降。在同一負(fù)荷條件下,隨著載體長度的增大,NO轉(zhuǎn)化率逐漸升高;但當(dāng)載體長度大于300mm時,NO轉(zhuǎn)化率的升高趨勢不明顯;在同一負(fù)荷條件下,隨著載體直徑的增大,NO轉(zhuǎn)化率逐漸升高,但NO轉(zhuǎn)化率的升高趨勢不顯著;在同一負(fù)荷條件下,隨著收縮角的增大,NO轉(zhuǎn)化率逐漸降低;但相對于擴(kuò)張角的變化,NO轉(zhuǎn)化率隨收縮角的變化不顯著。通過上述仿真分析,得出了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對催化器內(nèi)流動特性及NO轉(zhuǎn)化率的影響。為開發(fā)及設(shè)計(jì)柴油機(jī)SCR催化器具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK421.5
【圖文】：

1 緒論題研究背景及意義源危機(jī)和環(huán)境污染是 21 世紀(jì)人類面臨的兩大難題，處理好能源問題與環(huán)是保證當(dāng)今人類社會持續(xù)發(fā)展的前提。隨著我國新農(nóng)村改革的推進(jìn)，城鄉(xiāng)推動及我國經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)較快發(fā)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)機(jī)動車保有量正快速而穩(wěn)定地增長逐年增加，因此汽車現(xiàn)已成為了每個家庭出行必備的重要生活工具。根據(jù)[1]，2017 年我國汽車產(chǎn)銷量快速增長，全年的生產(chǎn)量和銷銷售量分別完成 2887.9 萬輛，比 2016 年同期分別增長 3.2%和 3%。中汽協(xié)預(yù)測，2018銷量大概在 2550 萬輛，增長速度大約 3%；商用車的銷售量為 420 萬輛度大約為 1%；由于進(jìn)口和出口的差值，2018 年我國全年汽車市場需求萬輛。隨著汽車保有量的迅速增長，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。2017 年區(qū)的空氣出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾，如圖 1 所示北京 CBD 核心區(qū)。霧霾的主要硫、氮氧化物及顆粒物等污染物組成，而汽車尾氣排放主要包含這些污染

分地區(qū)執(zhí)行國五標(biāo)準(zhǔn)，2018 年全國范圍將全面實(shí)施國五排放法規(guī)；而在 2017 年重點(diǎn)地區(qū)提前推廣使用，相比于國五，國六標(biāo)準(zhǔn)限值要求左右，并且該標(biāo)準(zhǔn)將于 2020 年開始實(shí)施執(zhí)行。樣日益嚴(yán)峻的全球變暖和氣候變化問題及越來越嚴(yán)格的各種環(huán)境法規(guī)機(jī)后處理技術(shù)，減少排放污染問題，是我國當(dāng)前汽車行業(yè)走可持續(xù)發(fā)條件；而針對這些問題，研究柴油機(jī) SCR 催化器內(nèi)部流動特性及結(jié)構(gòu)污染物及提高污染物的轉(zhuǎn)化效率有著一定的現(xiàn)實(shí)意義，其流動特性及柴油機(jī) SCR 催化器的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)性作用。機(jī)有害成分及生成機(jī)理機(jī)有害成分1-1 所示，在柴油機(jī)排氣中，氮?dú)饧s占 75.2%，二氧化氮約占 7.1%，氧 16.89%，有害排放物約占 0.81%[4]。有害排成分分別為氮氧化物（3（35.3%），顆粒物和硫化物（20.76%），碳?xì)浠衔铮?.54%）。

2 SCR 系統(tǒng)組成及數(shù)學(xué)模型2 SCR 系統(tǒng)組成及數(shù)學(xué)模型更深入研究 SCR 系統(tǒng)，就需要分析系統(tǒng)的組成模塊及作用，了解影響 S因素，才能夠科學(xué)的開發(fā)和設(shè)計(jì)柴油機(jī) SCR 催化器[32]。R 系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)主要包括：催化器、檢測控制裝置和液氨儲存與噴射裝置等各種不同如圖 2-1 所示。本文采用氨氣作為還原劑，研究催化器結(jié)構(gòu)對其工作性能

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本文編號：2773661