本文關(guān)鍵詞：車用柴油機(jī)Urea-SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來,柴油機(jī)以具有高熱效率、強(qiáng)勁動力性能和良好的可靠性等優(yōu)點在汽車領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,但由于柴油機(jī)的燃燒方式使得排放污染物中氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)的排放比較嚴(yán)重。隨著汽車排放法規(guī)的不斷發(fā)展,單純通過柴油機(jī)機(jī)內(nèi)措施降低柴油機(jī)排放污染物已經(jīng)不能滿足排放法規(guī)要求,而利用選擇性催化還原(SCR)后處理技術(shù)來降低柴油機(jī)氮氧化物排放是目前最有效的方法之一。本文以某型六缸柴油機(jī)排氣系統(tǒng)為研究對象,在了解掌握Urea-SCR系統(tǒng)的工作原理和主要化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,主要完成以下工作:1)以提高SCR催化轉(zhuǎn)化器氣體流動速度的均勻性為目標(biāo),利用DOE實驗設(shè)計,通過結(jié)合拉丁超立方體設(shè)計法與Nelder-Mead算法對SCR管道結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。2)基于計算流體力學(xué)(CFD),運用AVL Fire軟件對車用柴油機(jī)SCR系統(tǒng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬,分析不同工況下SCR系統(tǒng)的尿素液滴與氣體組分的分布規(guī)律。研究不同的噴孔噴射方向、噴嘴偏置角度及噴嘴位置對SCR系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率的影響。3)利用正交實驗得出噴孔噴射方向、噴嘴偏置角度以及噴嘴偏置位置這三個因素對影響NOx轉(zhuǎn)化效率的主次順序,從而確定B50工況(ESC排放測試的典型工況)下最佳的噴嘴布置匹配方案。4)研究混合器對SCR系統(tǒng)的影響,對混合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,在保證提高NOx轉(zhuǎn)化效率同時降低系統(tǒng)的壓力損失。5)通過AVL Boost軟件,建立一維發(fā)動機(jī)模擬,分析SCR系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性的影響。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 選擇性催化還原 數(shù)值模擬 NOx轉(zhuǎn)化率
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.172
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 柴油機(jī)排放污染物控制技術(shù)10-13
• 1.2.1 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)11
• 1.2.2 尾氣后處理技術(shù)11-12
• 1.2.3 兩條技術(shù)路線的選擇12-13
• 1.3 SCR技術(shù)國內(nèi)外研究狀況13-16
• 1.3.1 SCR數(shù)值模擬研究狀況13-15
• 1.3.2 SCR技術(shù)應(yīng)用狀況15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 車用Urea-SCR系統(tǒng)的工作原理與數(shù)值模型18-32
• 2.1 車用Urea-SCR系統(tǒng)的組成18-19
• 2.2 Urea-SCR系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)原理19-21
• 2.2.1 SCR系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)過程19-20
• 2.2.2 催化劑表面化學(xué)反應(yīng)過程20-21
• 2.3 SCR系統(tǒng)數(shù)值模型的建立21-30
• 2.3.1 湍流模型21-23
• 2.3.2 運輸模型23-24
• 2.3.3 噴霧模型24-25
• 2.3.4 尿素液滴熱量與質(zhì)量傳遞25
• 2.3.5 尿素液滴蒸發(fā)模型25-26
• 2.3.6 尿素液滴碰壁模型26-28
• 2.3.7 催化轉(zhuǎn)化器模型28-30
• 2.4 SCR催化器性能評價指標(biāo)30-31
• 2.5 本章總結(jié)31-32
• 第三章 基于Nelder-Mead算法的SCR管道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化32-44
• 3.1 多目標(biāo)優(yōu)化理論32-35
• 3.1.1 數(shù)學(xué)模型32
• 3.1.2 DOE實驗設(shè)計32-33
• 3.1.3 Nelder-Mead算法33-35
• 3.2 目標(biāo)優(yōu)化模型建立35-42
• 3.2.1 SCR管道結(jié)構(gòu)參數(shù)36
• 3.2.2 建立目標(biāo)函數(shù)36-37
• 3.2.3 拉丁超立方體取樣本點37
• 3.2.4 Nelder-Mead算法參數(shù)設(shè)置37-38
• 3.2.5 柴油機(jī)工況加載點38-39
• 3.2.6 優(yōu)化結(jié)果及分析39-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬研究與參數(shù)優(yōu)化44-62
• 4.1 SCR系統(tǒng)模型建立44-45
• 4.2 網(wǎng)格劃分與邊界條件45-46
• 4.3 模擬計算結(jié)果與分析46-50
• 4.3.1 尿素液滴分布46-47
• 4.3.2 組分濃度分布47-50
• 4.4 尿素噴射過程結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化50-57
• 4.4.1 噴孔噴射方向的優(yōu)化50-52
• 4.4.2 噴嘴偏置角度的優(yōu)化52-55
• 4.4.3 噴嘴偏置位置的優(yōu)化55-57
• 4.5 正交實驗設(shè)計及結(jié)果分析57-61
• 4.5.1 正交實驗設(shè)計原理57-58
• 4.5.2 正交實驗設(shè)計58
• 4.5.3 計算結(jié)果58-60
• 4.5.4 計算結(jié)果分析60-61
• 4.6 本章總結(jié)61-62
• 第五章 SCR混合器數(shù)值模擬62-74
• 5.1 渦旋混合原理62-63
• 5.2 混合器設(shè)計63-64
• 5.3 SCR混合器仿真模擬結(jié)果分析64-69
• 5.3.1 索特平均直徑64-66
• 5.3.2 擴(kuò)張管流場分析66-67
• 5.3.3 組分濃度分析67-69
• 5.4 不同工況下混合器對SCR系統(tǒng)的影響69-72
• 5.4.1 對SCR系統(tǒng)NOx轉(zhuǎn)化效率影響69-70
• 5.4.2 對SCR系統(tǒng)壓降的影響70-72
• 5.5 本章總結(jié)72-74
• 第六章 Urea-SCR系統(tǒng)對柴油機(jī)性能的影響74-82
• 6.1 柴油機(jī)仿真模擬的建立與驗證74-78
• 6.1.1 數(shù)學(xué)模型74-75
• 6.1.2 物理模型75
• 6.1.3 仿真模型正確性驗證75-78
• 6.2 SCR系統(tǒng)對柴油機(jī)性能的影響78-80
• 6.2.1 建立帶有SCR反應(yīng)器的整機(jī)模型78
• 6.2.2 SCR催化器壓力損失對柴油機(jī)性能影響78-80
• 6.3 本章總結(jié)80-82
• 第七章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 全文總結(jié)82-83
• 7.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-90
• 攻讀研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

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3 呂承舉;廖寶梁;陳代金;王振;;降低柴油機(jī)NOx排放的Urea-SCR試驗研究[J];山東交通科技;2013年01期

4 余皎;王軍;佟德輝;;重型柴油機(jī)SCR系統(tǒng)布置優(yōu)化設(shè)計[J];內(nèi)燃機(jī)與動力裝置;2010年04期

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1 蔡杰;張俐娜;;纖維素／NaOH/尿素水溶液的獨特流變行為[A];2005年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2005年

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1 劉文坤;車用柴油機(jī)Urea-SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬研究[D];太原理工大學(xué);2016年

2 張陽;基于PLC的船用SCR廢氣減排與綜合利用[D];浙江海洋學(xué)院;2015年

3 張莉莉;多效膜蒸餾法高效濃縮尿素水溶液的研究[D];天津大學(xué);2012年

4 余軼;柴油機(jī)SCR系統(tǒng)仿真與優(yōu)化研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

5 孟凡舉;柴油添加尿素水溶液降低柴油機(jī)NO_x排放的實驗與模擬研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2013年

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本文編號：965772