船舶柴油机颗粒捕集器仿真研究与设计

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船舶柴油机颗粒捕集器仿真研究与设计硕士研究生：张尧硕指导教师：周松教授学科、专业：动力工程及工程热物理论文主审人：冯永明副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船舶柴油机颗粒捕集器仿真研究与设计硕士研究生：张尧硕指导教师：周松教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertation

2、fortheDegreeofM.EngSimulationStudyandDesignofMarineDieselParticulateFilterCandidate:ZhangYaoshuoSupervisor:Prof.ZhouSongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringScienceSpecialty:PowerEngineeringandEngineeringThermalPhysicsDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:

3、Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规

4、定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年

5、月日摘要随着船运行业的迅猛发展，船舶柴油机己经成为港口城市大气污染的主要来源，其尾气污染物随着大气流动而影响到全球的环境。作为船舶柴油机的主要污染物，颗粒物的净化问题越来越受到重视。安装颗粒捕集器（DPF）是目前减少尾气颗粒物最有效的措施，也是近些年来研究的重点。本文以船舶柴油机DPF为研究对象，利用模拟仿真的方法，对DPF的捕集、再生过程进行了仿真研究，并完成了DPF的设计工作。首先，建立DPF仿真模型，在试验数据对模型验证的基础上，对DPF捕集过程进行仿真分析。研究了捕集过程中的压降特性、碳烟捕集规律、捕集效率和流速特性；以捕集效率和

6、压降为指标，分析了DPF的结构参数和柴油机排气参数对其性能的影响；研究了DPF内部气流的影响因素。结果表明：DPF总压降由七部分组成；DPF内部通过两种方式捕集碳烟：碳烟累积量在0.7g/L前是深层捕集，之后变为表面捕集。其次，建立DPF再生反应模型，分析再生过程中DPF的温度变化、碳烟量变化和压降变化，并研究了排气温度、排气氧浓度和DPF碳烟初始量对再生的影响。仿真结果表明：排气温度越高、排气中氧浓度越大，再生反应速度越快，短时间放出热量越多；而碳烟初始量的增加没有改变DPF过滤体温度分布趋势，但会影响过滤体平均温度的最大值。最后，基于

7、本文研究，结合DPF相关设计方法，针对某型140kW船舶柴油机，设计了一套完整的捕集装置，并采用了国内成熟的喷油助燃再生系统进行DPF再生；根据本文设计的DPF相关参数，结合船舶柴油机的实际运行要求，通过仿真的手段，得到了控制再生系统的精确参数。本文的研究成果可以为船舶柴油机DPF的设计、选型和实际应用提供理论基础和工程应用的参考，并为下一步DPF的试验研究打下基础。关键词：船舶柴油机；颗粒捕集器；仿真；设计AbstractWiththerapiddevelopmentofshippingindustry,marinedieselengi

8、neshavebecomethemainsourceofatmosphericpollutioninportcities.Theirexhaustpollutantsaffecttheglob