基于Fluent船用排气净化低温等离子体反应器流场分析-论文.pdf

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1、第37卷第5期舰船科学技术Vo1．37，No．52015年5月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYMay，2015基于Fluent船用排气净化低温等离子体反应器流场分析赵浩川，江国和，郭微微(上海海事大学商船学院，上海201306)摘要：随着IMO对船舶排放的要求日趋严格，对船用尾气处理反应器的性能要求也越来越高，不但要求转化效率要高、使用寿命要长，而且要求气体流动阻力要小。反应器内的气流分布对转化效率有很大影响，流动越均匀，转化效率越高，反应器的寿命就越长，这就需要了解反应器内部的流动规律。如何优化反应器的流动，

2、减少气流分布的不均匀和降低反应器的阻力损失是反应器结构设计的重要因素。关键词：尾气处理；低温等离子体；流场分析中图分类号：U664文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)05—0062—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．05．012Fluentanalysisofmarinelow-temperaturedischargeplasmareactorZHAOHao·chuan，JIANGGuo—he，GUOWei-wei(MerchantMarineCollege，Shangh

3、aiMaritimeUniversity，Shanghai201306，China)Abstract：WiththeincreasinglystrictstandardsofshipemissionsofIMO，themarinetailgastreatmentreactorperformancerequirementsarealsoincreasing，notonlyrequireshighefficiency，longerlife，andrequiresmallergasflowresistance．Flowdistrib

4、utioninthereactorhasagreatinfluenceontheefficiency，themoleuni~rmflow，thehighertheefficiency，thelongerlifeofthereactor，whichneedtoundemtandtheflowpatterninsidethereactor．Howtooptimizetheflowreactortoreducetheunevenflowdistributionandreducetheresistancelossofthereacto

5、risanimportantfactorinthestructuraldesignofthereactor．Keywords：gastreatment；thenon—temperatureplasma；fluentanalysis解的化学能，提高反应速率⋯。低温等离子体放电0引言过程中，虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。质第4态，当外加电压达到气体的着火电压时，气本文使用Fluent对反应器的内部流场进行数值体分子被击穿，产生包括电子、各种离

6、子、原子和模拟。采用Fluent软件k—双方程模型计算稳态流自由基在内的混合体。其作用机理是利用高能电子动的连续相，从而求解流场。采用k—双方程模型激发气体中的N，O：和H：O等气体分子，产生O、求解湍流流动对流换热问题，控制方程是从流体N和OH等一系列离子态自由基，使NO之间的分子力学的基本方程出发，引入时均值和脉动值的概念，化学键发生断裂，从而直接分解生成N和O。另经若干假设和简化，最后得出适用于湍流粘性流动外，还可以向反应系统中加入催化剂来降低NO分的控制方程。收稿日期：2014—03—05；修回日期：2014—04—1

7、8基金项目：上海高校“船舶与海洋工程”一流学科建设资助项目作者简介：赵浩川(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为船舶动力装置振动减噪。第5期赵浩川，等：基于Fluent船用排气净化低温等离子体反应器流场分析·63·表2废气增压器参数l国内外研究现状Tab．2Turbochargerexhaustparameters从20世纪90年代初，低温等离子技术用于机动车尾气后处理开始成为研究热点，但目前仍处于基础研究阶段。国内外的研究主要集中在NO及PM通过烟气分析仪确定了废气的组分。忽略掉微中有机可溶成分的转化，采用模拟柴油机尾气

8、的方量成分，则其排气的主要成分及含量如表3所示。法(不包含PM本身)研究等离子体的化学复合过表3废气成分和体积分数(％)程。目前利用NTP催化技术转化NO、HC取得了Tab．3Exhaustgasparameters(％)一定的成功。西南研究院对利用低温等离子体技术降低大功率