柴油車顆粒物在煙羽流區(qū)成核和凝聚的數(shù)值研究.pdf

1、柴油車具有優(yōu)良的經(jīng)濟性和動力性，在汽車行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。然而，柴油車排氣污染，尤其是顆粒物排放，是城市大氣污染的主要來源。以往對柴油車顆粒物的研究側(cè)重于顆粒物的質(zhì)量排放，對顆粒物的數(shù)量濃度和粒徑分布的研究較少。國內(nèi)外研究指出，柴油車顆粒物在排氣煙羽流中還會發(fā)生成核、凝聚、冷凝等一系列理化反應(yīng)，對顆粒物的數(shù)量濃度和粒徑分布有很大的影響。因此，研究柴油車顆粒物在排氣煙羽流區(qū)中的數(shù)量濃度和粒徑分布，有助于從整體上認識了解柴油車排氣中顆粒

2、物，尤其是細顆粒物對環(huán)境和人體的危害，從而為顆粒物排放控制措施的確定提供理論依據(jù)。
　　 本文對柴油車顆粒物在排氣煙羽流區(qū)中的演化過程進行了數(shù)值計算，主要通過兩部分實現(xiàn)：第一部分是通過Fluent軟件對排氣煙羽流的擴散過程進行流動模擬，得到了排氣煙羽流區(qū)中的溫度場、相對濕度場、CO2相對濃度場；第二部分是基于二元均相成核理論構(gòu)建煙羽流內(nèi)顆粒物成核模型，基于分子動力學(xué)理論構(gòu)建顆粒物增長過程中的凝聚和冷凝模型，并通過Fortran程

3、序以第一部分中模擬得到的流場為初邊值條件，對排氣煙羽流內(nèi)的顆粒物生長過程進行了數(shù)值求解，得到了排氣煙羽流區(qū)中顆粒物的臨界成核直徑、成核速率、數(shù)量濃度和粒徑分布。同時，還分析了柴油含硫量、環(huán)境溫度、相對濕度、排氣稀釋率等因素對顆粒物的臨界成核直徑、成核速率、數(shù)量濃度和粒徑分布的影響。
　　 研究表明，在排氣稀釋冷卻過程中，二次成核大量增加了超細顆粒物的數(shù)量濃度，凝聚和冷凝主要使顆粒物進行后續(xù)增長，引起顆粒物的數(shù)量濃度下降和粒徑分布

4、發(fā)生變化。柴油含硫量、環(huán)境溫度、相對濕度、排氣稀釋率等因素對顆粒物在排氣煙羽流中的二次成核及后續(xù)增長有很大影響，不僅直接對臨界成核直徑和成核速率造成變化，也會對后續(xù)凝聚和冷凝過程中顆粒物的數(shù)量濃度和粒徑分布造成影響。在排氣煙羽流區(qū)中，顆粒物二次成核在排氣管出口附近主要受環(huán)境溫度和相對濕度共同作用，而在排氣煙羽流區(qū)邊緣主要受排氣稀釋率影響，使得顆粒物在排氣管出口附近和排氣煙羽流區(qū)邊緣的臨界成核直徑相對較大，而成核速率相對較低，發(fā)生二次成核