本文關鍵詞：柴油機顆粒物捕集器設計與仿真分析

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【摘要】：隨著對內燃機低排放要求的日益嚴格,僅依靠機內凈化技術已經難以滿足法規(guī)要求。目前國內外采用的柴油機尾氣后處理技術中,以壁流式蜂窩陶瓷塊為濾芯的柴油機顆粒物捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)最為廣泛,對于減少尾氣中顆粒物具有非常顯著的效果,也是目前排放研究的熱門技術之一。論文在前人研究基礎上,對DPF載體類型材料進行篩選、選擇與發(fā)動機匹配的合適結構尺寸,并通過后處理軟件AVL-Fire對其捕集及再生過程進行模擬探究。首先,利用Catia軟件建立DPF三維模型,并對模型進行高質量網(wǎng)格劃分,利用AVL-Fire軟件對劃分好的DPF模型捕集過程中邊界條件進行初步設置;其次,將實驗測試數(shù)據(jù)與三維仿真模型結果進行對比,誤差不超過10%,搭建出具有可靠性的仿真模型;再次,利用具有可靠性的仿真模型,模擬分析DPF捕集過程內部溫度分布、流場分布以及碳煙質量分布情況,再生過程中DPF內部壓降變化、最高溫度變化、碳煙密度變化情況對捕集效果和再生完全性的影響,提出合理改進建議;最后,基于模擬分析結果中氧化型催化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)前置的催化型顆粒物捕集器(Catalyzed Diesel Particulate Filter,CDPF)再生方式再生完全性最高的理論依據(jù),設計相應的試驗以驗證CDPF被動再生方式對顆粒物的捕集再生效果,同時對CDPF再生方式的其他各項性能進行評價。論文通過后處理軟件AVL-Fire對DPF捕集及再生過程進行模擬探究,將模擬結果作為后續(xù)試驗的理論依據(jù),在節(jié)約了成本的同時,提出了提升DPF捕集效率及再生完全性的方案。
【關鍵詞】：柴油機顆粒捕集器 捕集過程 再生方式 模擬仿真
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 柴油機主要排放污染物組成及其危害11-13
• 1.2.1 柴油機主要排放污染物一氧化碳及碳氫的形成及危害11
• 1.2.2 柴油機主要排放污染物氮氧化物的形成及危害11
• 1.2.3 柴油機排放污染物顆粒物的組成及其危害11-13
• 1.3 柴油機排放法規(guī)介紹13-16
• 1.3.1 世界三大排放法規(guī)體系13-14
• 1.3.2 中國排放法規(guī)體系14-16
• 1.4 柴油機顆粒物排放控制技術16-18
• 1.4.1 前處理技術17
• 1.4.2 機內凈化技術17
• 1.4.3 機外凈化技術17-18
• 1.5 國內外顆粒物捕集器模擬現(xiàn)狀18-20
• 1.6 研究的主要內容20-21
• 第2章 柴油機顆粒捕集器工作原理及再生技術介紹21-31
• 2.1 柴油機顆粒捕集器整體結構介紹21-22
• 2.2 柴油機顆粒捕集器過濾材料介紹22-24
• 2.2.1 陶瓷基過濾材料22-24
• 2.2.2 金屬基過濾材料24
• 2.3 柴油機顆粒物捕集器過濾機理24-26
• 2.3.1 擴散機理25
• 2.3.2 攔截機理25-26
• 2.3.3 慣性碰撞機理26
• 2.4 柴油機顆粒物捕集器再生技術26-30
• 2.4.1 主動再生技術26-29
• 2.4.2 被動再生技術29-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第3章 柴油機顆粒捕集器數(shù)值模擬及模型標定31-46
• 3.1 柴油機顆粒捕集器數(shù)值模型31-35
• 3.1.1 柴油機顆粒捕集器內部流場模型31-33
• 3.1.2 柴油機顆粒捕集器內部壓降模型33
• 3.1.3 柴油機顆粒捕集器碳煙預測模型33-34
• 3.1.4 柴油機顆粒捕集器再生化學反應模型34-35
• 3.2 計算流體動力學求解過程及仿真軟件介紹35-37
• 3.2.1 計算流體動力學數(shù)值計算方法35-36
• 3.2.2 算法簡介36
• 3.2.3 有限體積法簡介36
• 3.2.4 模擬軟件介紹36-37
• 3.3 仿真模型建立和邊界條件的設定37-41
• 3.3.1 計算模型的建立37
• 3.3.2 模型網(wǎng)格劃分37-38
• 3.3.3 邊界條件的設置38-41
• 3.4 仿真模型標定41-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第4章 柴油機顆粒捕集器捕集再生過程影響因素研究46-58
• 4.1 不同進氣質量流量對柴油機顆粒捕集器捕集狀況的影響46-48
• 4.2 不同孔密度對柴油機顆粒捕集器捕集狀況的影響48-49
• 4.3 不同初始碳煙加載密度對柴油機顆粒捕集器再生狀況的影響49-51
• 4.4 不同入口溫度對柴油機顆粒捕集器捕集再生狀況的影響51-53
• 4.4.1 不同入口溫度對柴油機顆粒捕集器再生狀況的影響51-52
• 4.4.2 不同入口溫度對柴油機顆粒捕集器內顆粒捕集的影響52-53
• 4.5 不同再生方式對柴油機顆粒捕集器再生狀況的影響53-57
• 4.6 本章小結57-58
• 第5章 柴油機顆粒捕集器再生試驗58-64
• 5.1 試驗方案設計58-60
• 5.1.1 試驗樣件58
• 5.1.2 試驗設備58-60
• 5.2 試驗方案60-61
• 5.3 試驗結果61-63
• 5.3.1 相同碳載量不同入口溫度試驗結果分析61-63
• 5.3.2 相同再生溫度不同目標碳載量試驗結果分析63
• 5.4 本章小結63-64
• 結論64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70

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本文編號：619033