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船舶柴油机颗粒捕集器仿真研究与设计
| 论文题名： | 船舶柴油机颗粒捕集器仿真研究与设计 |
| 关键词： | 船舶柴油机;颗粒捕集器;过程仿真;参数设计 |
| 摘要： | 随着船运行业的迅猛发展，船舶柴油机已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。 |
| 作者： | 张尧硕 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 周松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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