柴油機(jī)尾氣顆粒捕集性能研究及數(shù)值模擬.pdf

1、柴油機(jī)與汽油機(jī)相比具有熱效率高、燃油經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，但是尾氣中有害污染物較多。為了滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的排放法規(guī)，除了繼續(xù)尋求優(yōu)化燃燒等機(jī)內(nèi)凈化措施外，采用顆粒捕集器等后處理方法也已成為有效降低污染物的措施之一。影響顆粒捕集性能的因素有發(fā)動(dòng)機(jī)工況和捕集器結(jié)構(gòu)與性能等。在實(shí)驗(yàn)研究前，用模擬仿真的方法系統(tǒng)地研究各因素對(duì)捕集效率的影響為設(shè)計(jì)高性能的顆粒捕集器提供有力依據(jù)。本文的主要研究工作有以下幾個(gè)方面： （1）系統(tǒng)地研究了泡沫陶瓷特性及其顆

2、粒過(guò)濾機(jī)理；設(shè)計(jì)測(cè)試陶瓷性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)測(cè)得10PPI和25PPI兩種規(guī)格的泡沫陶瓷的流體動(dòng)力學(xué)性能的各流場(chǎng)參數(shù)。 （2）設(shè)計(jì)二維周期性多孔介質(zhì)模型；并以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的流場(chǎng)參數(shù)為邊界條件，運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件FLUENT進(jìn)行模擬，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的多孔介質(zhì)模型的合理性。 （3）建立顆粒軌道模型；運(yùn)用離散相模型（DPM）模擬計(jì)算顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，并進(jìn)行追蹤、捕集和分析；通過(guò)分析流速、顆粒直徑、泡沫陶瓷的規(guī)格和陶

3、瓷體厚度四種影響因素，進(jìn)一步追蹤研究顆粒的捕集效率。研究表明，相同流動(dòng)狀態(tài)和粒徑下，25PPI泡沫陶瓷的過(guò)濾效率比10PPI的要高，但泡沫陶瓷前后壓差也大。 （4）優(yōu)化組合陶瓷體之間的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步研究提高顆粒捕集效率的結(jié)構(gòu)形式。模擬表明，當(dāng)泡沫陶瓷體間有間隔時(shí)，捕集效率會(huì)增大，并且捕集效率隨著間隔的增大而增大。 本文研究為優(yōu)化設(shè)計(jì)顆粒捕集器提供了大量的參考依據(jù)，減少了捕集器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)間，對(duì)下一步發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)研究具有指