柴油机微粒捕集器内气粒两相流动特性研究

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1、硕士学位论文柴油机微粒捕集器内气粒两相流动特性研究RESEARCHONGAS-PARTICLETWO-PHASEFLOWCHARACTERISTICINDIESELPARTICULATEFILTER曹希存哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号：U464.134+.4学校代码：10213国际图书分类号：629密级：公开硕士学位论文柴油机微粒捕集器内气粒两相流动特性研究硕士研究生：曹希存导师：张兆合副教授申请学位：工学硕士学科：车辆工程所在单位：汽车工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:U464.134+.4UniversityCode:10213U.D.C:629Security:OpenDissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONGAS-PARTICLETWO-PHASEFLOWCHARACTERISTICINDIESELPARTICULATEFILTERCandidate：CaoXicunSupervisor:AssociateProf.ZhangZhao-heAcad

3、emicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:VehicleEngineeringAffiliation：SchoolofAutomobileEngineeringDateofDefence:June,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要车辆柴油化比例进一步提高是目前汽车发展的趋势，但较高的微粒排放水平是制约柴油机发展的关键问题

4、之一，在目前所提出的各种微粒后处理方式中，微粒捕集器被认为是一种很具发展前景的消减微粒的方式。本文通过建立微粒捕集器的二维结构模型，对微粒捕集器气粒两相流动数学模型进行求解，得出了微粒捕集器的压力场、气相的速度场以及微粒浓度场的分布规律，同时研究了不同进气速度、多孔介质的面渗透率和进气浓度对气相流速的影响，以及不同进气速度、多孔介质的面渗透率和颗粒直径对颗粒相浓度均匀性的影响；通过建立微粒捕集器的三维结构模型，对其气粒两相流动模型进行求解，得到微粒捕集器的进口和出口压力差，气相的速度场及颗粒的浓度场

5、在过滤体前端面的分布规律，根据两者的分布情况对该截面进行区域划分，并在这些区域内取一些特殊点，再通过对模型的计算，分析整个过滤体的气粒两相流动的特性，并比较在不同颗粒直径下微粒捕集器的捕集效率高低。研究结果表明：进气速度越大，气相的速度和颗粒相的浓度在扩口区域和过滤体内的变化越剧烈，二者在整个过滤体的轴向分布较为均匀，而在径向分布不均匀，中心轴线和壁面附近较大，中间较小，当进口速度较小时，气相流速和颗粒浓度基本没有变化；多孔介质的面渗透率越小，气相的速度就越小，而过滤体进口和出口的颗粒浓度的差值就越

6、大，差值越大说明微粒捕集器对颗粒捕集效率越高；随着进气浓度增大，气相的流速变化越明显，但在对应位置速度变化的趋势基本相同，微粒捕集器的中心轴线和壁面位置的速度值较大，在二者之间的区域速度值相对较小；微粒直径越小，微粒的扩散运动就越明显，因而微粒浓度分布的均匀性就越好，直径越大，过滤体进气孔道和出气孔道的微粒浓度差值就越大，微粒的沉积量就越大，即微粒捕集器的捕集效率越高。在过滤体的中心轴线和捕集器壁面的附近区域，颗粒相沉积量较大，随着捕集时间的推移，过滤体内沉积的微粒会越来越多，使得发动机排气阻力逐渐

7、增加，从而会降低发动机的输出功率、增加燃油消耗量。因此，建议在对微粒捕集器再生时，重点提高这些区域的再生效率。本研究为进一步提高微粒捕集器的捕集效率提供了依据。关键词：微粒捕集器；气粒两相流动；多孔介质；模型计算I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractFurtherincreaseofdieselvehiclesproportionisthetrend,butthehighlevelofparticulateemissionisoneofthekeyissueswhichrestrictth

8、edevelopmentofdieselengines.Inthevariouswaysofparticlepost-processingatpresent,dieselparticulatefilterisconsideredasaveryprospectivewaytoreducetheparticle.Inthisthesis,2Dstructuremodelofdieselparticulatefilterissetup.Afterthegas-particl