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原文传递柴油机微粒捕集器再生仿真

论文题名：	柴油机微粒捕集器再生仿真
关键词：	汽车发动机;柴油机;微粒捕集器;再生仿真
摘要：	随着柴油机排放法规的日益严格，采用微粒捕集器成为控制柴油机颗粒物排放的最为有效的措施之一。目前，微粒捕集器过滤体的研究较为成熟，过滤体再生技术发展相对缓慢。若仅采用传统的试验方法对微粒捕集器再生进行研究，将会消耗大量的人力和物力，并且设计周期长，效果较差。这就势必要求研究人员寻找理论的指导方法，建立微粒捕集器再生过程的仿真模型，这样大大减少试验工作量，提高了设计工作的效率。　　本文设计了一套基于喷油催化燃烧再生的柴油机颗粒物后处理装置，搭建了再生试验台架，并对再生提温过程进行试验研究。再生提温试验证明喷油催化燃烧再生技术方案能有效的实现DPF升温，且喷油量超过60mL/min时，DPF出口温度能迅速达到500℃以上。采用可变喷油量的喷油控制方案虽然延长了提温时间，但能降低再生造成的二次污染。利用数值模拟软件GT-Power建立了基于喷油催化燃烧的DPF再生仿真模型，并对DPF提温过程进行了模拟验证，计算结果与试验情况基本吻合。从喷油和补气两方面对DPF提温过程进行了优化，优化后的DPF提温时间缩短37.9％，DPF出口最高温度增加3.4％。　　建立了再生微粒燃烧三维仿真模型，分析再生微粒燃烧过程中载体壁面温度及微粒层厚度分布情况，计算结果表明：再生微粒的燃烧过程可分为预热期、缓燃期、急燃期和尾燃期四个阶段；同时载体后端的微粒燃烧速度最快，载体轴向中心微粒比靠近边缘的燃烧快，载体轴向中心温度比边缘温度高，最高温度出现在轴向后端中心，微粒剧烈燃烧时会产生较大温度梯度，可能导致载体产生裂纹；微粒燃烧产生的灰分会降低过滤体有效过滤长度和过滤面积，从而降低过滤体过滤效率。　　在建立的再生微粒燃烧模型基础上，对再生影响因素进行了分析，分析结果表明：再生时应控制合适的排气质量流量和排气氧浓度；再生应在相对较小的微粒沉积量下进行，且尽可能使微粒及气流速度分布均匀；对再生过程进行三维数值模拟时，应在允许的条件下，增大网格划分密度；柴油机运行工况变化会使再生过程中的载体温度发生较大波动，不利于再生的进行。　　本文的工作对壁流式微粒捕集器再生提温及微粒燃烧过程研究具有一定的指导意义，为进一步研究和控制微粒捕集器再生过程提供了理论基础。
作者：	马义
专业：	动力机械及工程
导师：	侯献军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文