本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)顆粒物捕集器設(shè)計(jì)與仿真分析

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【摘要】：隨著對內(nèi)燃機(jī)低排放要求的日益嚴(yán)格,僅依靠機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)已經(jīng)難以滿足法規(guī)要求。目前國內(nèi)外采用的柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)中,以壁流式蜂窩陶瓷塊為濾芯的柴油機(jī)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(shù)之一。論文在前人研究基礎(chǔ)上,對DPF載體類型材料進(jìn)行篩選、選擇與發(fā)動機(jī)匹配的合適結(jié)構(gòu)尺寸,并通過后處理軟件AVL-Fire對其捕集及再生過程進(jìn)行模擬探究。首先,利用Catia軟件建立DPF三維模型,并對模型進(jìn)行高質(zhì)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(jìn)行初步設(shè)置;其次,將實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)與三維仿真模型結(jié)果進(jìn)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(nèi)部溫度分布、流場分布以及碳煙質(zhì)量分布情況,再生過程中DPF內(nèi)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(jìn)建議;最后,基于模擬分析結(jié)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(shè)計(jì)相應(yīng)的試驗(yàn)以驗(yàn)證CDPF被動再生方式對顆粒物的捕集再生效果,同時(shí)對CDPF再生方式的其他各項(xiàng)性能進(jìn)行評價(jià)。論文通過后處理軟件AVL-Fire對DPF捕集及再生過程進(jìn)行模擬探究,將模擬結(jié)果作為后續(xù)試驗(yàn)的理論依據(jù),在節(jié)約了成本的同時(shí),提出了提升DPF捕集效率及再生完全性的方案。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī)顆粒捕集器 捕集過程 再生方式 模擬仿真
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)主要排放污染物組成及其危害11-13
• 1.2.1 柴油機(jī)主要排放污染物一氧化碳及碳?xì)涞男纬杉拔：?/span>11
• 1.2.2 柴油機(jī)主要排放污染物氮氧化物的形成及危害11
• 1.2.3 柴油機(jī)排放污染物顆粒物的組成及其危害11-13
• 1.3 柴油機(jī)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(jī)顆粒物排放控制技術(shù)16-18
• 1.4.1 前處理技術(shù)17
• 1.4.2 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)17
• 1.4.3 機(jī)外凈化技術(shù)17-18
• 1.5 國內(nèi)外顆粒物捕集器模擬現(xiàn)狀18-20
• 1.6 研究的主要內(nèi)容20-21
• 第2章 柴油機(jī)顆粒捕集器工作原理及再生技術(shù)介紹21-31
• 2.1 柴油機(jī)顆粒捕集器整體結(jié)構(gòu)介紹21-22
• 2.2 柴油機(jī)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(jī)顆粒物捕集器過濾機(jī)理24-26
• 2.3.1 擴(kuò)散機(jī)理25
• 2.3.2 攔截機(jī)理25-26
• 2.3.3 慣性碰撞機(jī)理26
• 2.4 柴油機(jī)顆粒物捕集器再生技術(shù)26-30
• 2.4.1 主動再生技術(shù)26-29
• 2.4.2 被動再生技術(shù)29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 柴油機(jī)顆粒捕集器數(shù)值模擬及模型標(biāo)定31-46
• 3.1 柴油機(jī)顆粒捕集器數(shù)值模型31-35
• 3.1.1 柴油機(jī)顆粒捕集器內(nèi)部流場模型31-33
• 3.1.2 柴油機(jī)顆粒捕集器內(nèi)部壓降模型33
• 3.1.3 柴油機(jī)顆粒捕集器碳煙預(yù)測模型33-34
• 3.1.4 柴油機(jī)顆粒捕集器再生化學(xué)反應(yīng)模型34-35
• 3.2 計(jì)算流體動力學(xué)求解過程及仿真軟件介紹35-37
• 3.2.1 計(jì)算流體動力學(xué)數(shù)值計(jì)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(shè)定37-41
• 3.3.1 計(jì)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(shè)置38-41
• 3.4 仿真模型標(biāo)定41-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 柴油機(jī)顆粒捕集器捕集再生過程影響因素研究46-58
• 4.1 不同進(jìn)氣質(zhì)量流量對柴油機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)顆粒捕集器內(nèi)顆粒捕集的影響52-53
• 4.5 不同再生方式對柴油機(jī)顆粒捕集器再生狀況的影響53-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第5章 柴油機(jī)顆粒捕集器再生試驗(yàn)58-64
• 5.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)58-60
• 5.1.1 試驗(yàn)樣件58
• 5.1.2 試驗(yàn)設(shè)備58-60
• 5.2 試驗(yàn)方案60-61
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果61-63
• 5.3.1 相同碳載量不同入口溫度試驗(yàn)結(jié)果分析61-63
• 5.3.2 相同再生溫度不同目標(biāo)碳載量試驗(yàn)結(jié)果分析63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70

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本文編號：619033