车用柴油机颗粒收集器收集特性的仿真分析.pdf

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1、第29卷第9期计算机仿真2012年9月文章编号：1006—9348(2012)09-0364-03车用柴油机颗粒收集器收集特性的仿真分析姜峰，张洪涛，叶燕帅，粱兴华(广西工学院汽车工程系，广西柳州545006)摘要：研究提高旋风式分离器优化效率问题，通过深入分析旋风式分离器的工作原理，设计了一款能有效降低柴油机颗粒排放的旋风式颗粒分离器。利用CFD软件对设计的旋风式分离器针对不同直径的柴油机排放颗粒的内部流场进行r仿真计算，研究旋风式分离器出口处的流场分布情况以及柴油机尾气颗粒直径的变化对压降和收集效率

2、的影响关系，研究表明颗粒直径的变化对压降的影响很小，对收集效率影响较大。通过数值仿真，为设计旋风式分离器优化匹配柴油机提供了参考。关键词：旋风式分离器；柴油机颗粒；仿真分析中图分类号：TP391．9；13(422文献标识码：BSimulationandAnalysesofCollectingCharacteristicofDieselParticulateCollectionJIANGFeng，ZHANGHong-tao，YEYan-shuai，LIANGXing-hua(DepartmentofAut

3、omotiveEngineering，GuangxiUniversityofTechnology，LiuzhouGuangxi545006，China)ABSTRACT：Inthispaper，throughthedeepanalysisofthecycloneseparatorprinciple，acycloneseparatorwasde—signedtoeffectivelyreducethedieselparticulateemissions．CFDsoftwareWaSusedtosimula

4、tetheflowfieldofcy—clonebasedonthedifferentparticlesizeofdieselengine．Theflowfielddistributionattheexitpositionofcycloneseparatorandthechangeofexhaustparticlesizes011itsimpactonpressuredropandcollectionefficiencywerearia-lyzed．Thestudiesshowthatthechange

5、ofparticlesizehaslittleeffectonpressuredrop，buthasagreaterimpactonthecollectionefficiency．Itcallprovidearefereneefordesigningcycloneseparatorofdieselellglnebythesimulationway·KEYWOROS：Cycloneseparator；Dieselexhaustparticles：Simulationanalysis1引言柴油机燃油经济、C

6、O：排放量低，但其颗粒物排放大，因此应用受到了限制⋯。目前效率最高的降低颗粒排放的方法是柴油机微粒过滤器，它可收集大约90％的颗粒。但过滤器使用一段时间后，颗粒在过滤器内积累，会造成排气背压过大，降低柴油机的效率。清理过滤器内的颗粒相当复杂，费用很高。针对这个问题，笔者设计了一款在保证一定的收集效果前提下，便于清理颗粒，甚至不用清理，而且长时间使用也不会影响排气背压的设备，即旋风式分离器。采用旋风式分离器收集柴油机颗粒是减少颗粒排放的一种有效途径，它是利用离心力把固体颗粒从气体中分离出来的一种设备，这种

7、设备造价低，可分离0．4¨m的颗粒，效．基金项目：广西自然科学基金项目(桂科自02290101)；广西工学院科学基金项目(院科自1166211)；广西教育厅科研项目(201012MSl20)收稿13期：2011—09—22修回日期：2011—2-06．---——364．．．——率可在50％以上。柴油机中尾气颗粒的直径平均值为0．3¨m，通过对分离器结构的优化设计以及采取必要的微粒凝聚措施，能显著提高柴油机排气颗粒的净化效率。国内有关旋风式分离器的研究较少，目前相关的文献甚少。国外利用CFD软件技术对微粒

8、捕集器的流动进行数值仿真有相关的研究怛4j，借鉴其分析方法应用于旋风式分离器的研究中，对深入探讨旋风式分离器的流场分布及其对颗粒的收集效率、提高旋风式分离器的设计水平具有现实的指导意义。针对某型号柴油机设计了一款旋风式分离器，应用CFD技术研究了旋风式分离器内部流动规律，并与实验结果进行比较，为降低柴油机颗粒排放提供科学的参考。2仿真模型建立2．1模型建立方程颗粒在分离器中，由于自身重力的作用，以速度Vg向下沉降(如图I所示)，同时颗粒又以