基于分形理论的柴油机颗粒物生长机理研究

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1、基于(申请工学硕士学位论文)分形理论基于分形理论的柴油机颗粒的柴油物生长机理研究机颗粒物生长培养单位：汽车工程学院机理学科专业：动力机械及工程研究研究生：魏一龙指导老师：魏明锐教授魏一龙2014年5月武汉理工大学万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目基于分形理论的柴油机颗粒物生长机理研究英文SimulationfortheFractalGrowthofParticle题目MatterfromDieselEngine研究生姓名魏一龙姓名魏明锐职称教授学位博士指导教师单位名称武汉理工大学邮编430070申请学位级别工学硕士学科专

2、业名称动力机械及工程论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席颜伏伍评阅人罗马吉肖合林2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有

3、关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：导师(签名)：日期万方数据摘要空气污染是人类面临的越来越严重的问题。柴油机中的颗粒物排放是其主要污染物，也是大气中的一种严重危害人类健康的污染物。对柴油机排放颗

4、粒物进行控制是柴油机发展在今后一段时间内的重要课题。柴油机颗粒物生成机理及其特性的研究，对控制其排放有积极意义。虽然在这方面已经进行了很长时间的研究，也获得了许多建设性的成果，但对其形成过程完全清楚的认识还有很长的路要走。研究柴油机排气颗粒物生长机理，对于人类的健康、环境保护以及对柴油机的的发展和应用都具有重要的意义和价值。本文对国内外所进行的碳烟生成机理研究方面的工作进行了说明，对详细机理模型、经验模型以及改进的半经验模型进行了简单的介绍。对常用的分形维数计算方法进行了介绍，如盒子法、分规法等，简单介绍了计算机图像二值化处理。还对目前常用

5、的求解模型所用的数值计算方法进行了介绍，并说明了在实验结果基础上，我们可以得出碳烟结构具有分形特征这一结论。本文介绍了分形的基本理论，分形动力学的典型模型——凝聚扩散模型（DLA）和弹射凝聚模型（BA），以及分形中的重要参数——分形维数。利用动态MonteCarlo方法，在凝聚扩散模型（DLA）的基础上，应用了了包括粒子间碰撞、枝接以及表面生长和氧化等过程的碳烟生长模型；介绍了计算凝聚体结构的参数如体积、表面积、分形维数和碰撞概率的方法，以及计算凝聚体半径等空间结构参数的随机增量算法。通过对模型进行求解，对凝聚体的分形生长过程进行了模拟，将

6、得到的凝聚体与实验所观察到的碳烟进行了形貌上的比较，并对凝聚体生长过程中各结构参数，如分形维数、体积、表面积等参数的变化做了对比和分析。对比了枝接所形成的聚集体与单粒子碰撞所形成的凝聚体形貌和结构上的区别，考查了环境压力对凝聚体的分形维数和碰撞频率的影响。基于简化的粘附概率设定，分析了不同的粘附概率对凝聚体形态和参数的影响。进一步对模型中的分形维数进行了修正。基于盒子维数原理对凝聚体的二维图像分形维数进行了计算。关键词：柴油机，分形，数值模拟，碳烟颗粒，蒙特卡洛方法I万方数据AbstractAsweknow,theairpollutioni

7、smoreandmoreserious.PMisthemainpollutantsofdieselengine,anditisoneoftheatmosphericpollutantswhichisharmfultohumanhealthaswell.SoitissignificanttoresearchthemeanstocontrolthePMforthedevelopmentofdiesel.Itwouldbeveryusefultoresearchtheformationandphysicalcharacteristic.Thoug

8、hpeoplehaveworkedonthisfieldfordecades,themechanismofsootformationisnotclearlybyfar.There