柴油机微粒捕集器流场及压降特性的数值模拟

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５学科专业：动力机械及工程王楠作者姓名：指导教师：李志军教授天津大学研究生院２０１５年１２月独创性声明木人声明所呈交的学位论文足本人在导师指抒卜进行的研究Ｔ＿作和取得的．研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外论义中不包含其他人己经发表天津大学或：或撰写过的研究成果，也不包含为获得丨丨他教宵机构的学位或证书一而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意ｔ

2、？－ｓ？学位论文作者签名签字ｒｉ期：鉍丨年ｐ月／５：１ｎ＠学位论文版权使用授权书本学位论文作＃完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的伞部或部分内容编入＃关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保＃．？同葱学校向国家有、丨丨编以供忾阅和借阅关部ｎ或机构送交论文的复印ｆｉ和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：Ｌ辑１ｍｍｒ．；签卞ｎ期：年丨２门ｒＨ签字丨旧：丨工月丨＞丨丨年天津大学硕士学位论文柴油机微粒捕集器流场及压降特性

3、的数值模拟NumeralSimulationforFlowFieldandPressureDropCharacterofDieselParticulateFilter感谢国家自然科学基金（51276128）资助一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：动力机械及工程作者姓名：王楠指导教师：李志军教授天津大学机械工程学院二零一五年十二月中文摘要柴油机微粒捕集器DPF（DieselParticularFilter）是降低微粒排放物最有效的后处理技术手段之一，随着欧VI排放法规的实施，DPF将会在柴油机后处理系统中广泛应用。对柴油机微粒捕集器DP

4、F内部流场进行研究，得到DPF孔道内部的速度和压力分布情况，进而可以预测DPF孔道内碳烟微粒的沉积情况。对于DPF而言，再生问题是DPF相关研究中需要解决的主要问题，DPF的压降直接与再生时刻相关，对DPF孔道内部以及DPF整体的压降特性进行分析有助于准确的确定DPF的再生时刻。通过本课题的研究，可以得到DPF孔道内部的流场情况与压降特性，为DPF结构优化提供理论基础。本文运用Fluent建立了三种不同进出口比例的DPF孔道的三维模型，计算了孔道内的流动和压降特性，分析了DPF内碳烟微粒的沉积过程，比较了不同壁面渗透率和碳载量下对称孔道与

5、非对称孔道中的压降特性。研究结果表明：进口孔道速度沿轴向先增大后减小，出口孔道速度沿轴向逐渐减小；进口孔道静压沿轴向先减小后增大，出口孔道静压沿轴向逐渐减小；碳烟微粒总是先在孔道的后端沉积，随着碳载量增大，碳烟微粒沿孔道轴向分布逐渐趋向于均匀;绝对碳载量系数大于0.3时，非对称孔道相对于对称孔道具有较小的压降;进出口孔道比例越大，压降受排气流量的影响越大。运用AVL-Boost建立了DPF的一维压降模型并进行了试验验证，分析了DPF孔密度、长径比、进出口孔道比例等结构参数对DPF压降的影响。结果表明：在结构确定的DPF中总压降的变化主要受

6、深层碳烟压降和滤饼碳烟压降的影响；增大孔密度的同时减小壁厚可以降低总压降，DPF孔密度存在最佳值，本文所用DPF孔密度最佳值为每平方英寸400目；减小载体的长径比有利于降低DPF总压降；在碳载量大于6g/L时，增大进出口比例有利于降低总压降，进出口比例大于1.3后，总压降基本不再降低。关键词：柴油机微粒捕集器；流场；压降；分布特性；数值模拟IAbstractWiththeimplementationofEuropeanVIemissionstandards,dieselparticulatefilters(DPF)willbewidely

7、usedindieselaftertreatmentsystemasoneofthemosteffectivetechnologiestoreduceemissionofPM.VelocityandstaticpressuredistributionofDPFchannelscanbeacquiredthroughanalyzingtheinteriorfluidfieldofDPF.Basedontheacquireddata,thesootloadingprocessofDPFchannelscanbepredicted.Thereg

8、enerationprocessisthemainproblemintherelatedresearchofDPF,thepressuredropcharacterdirectlyaffect