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柴油机微粒捕集器内气粒两相流动特性研究
| 论文题名： | 柴油机微粒捕集器内气粒两相流动特性研究 |
| 关键词： | 柴油机;微粒捕集器;气粒两相流动;多孔介质;模型计算 |
| 摘要： | 车辆柴油化比例进一步提高是目前汽车发展的趋势，但较高的微粒排放水平是制约柴油机发展的关键问题之一，在目前所提出的各种微粒后处理方式中，微粒捕集器被认为是一种很具发展前景的消减微粒的方式。 本文通过建立微粒捕集器的二维结构模型，对微粒捕集器气粒两相流动数学模型进行求解，得出了微粒捕集器的压力场、气相的速度场以及微粒浓度场的分布规律，同时研究了不同进气速度、多孔介质的面渗透率和进气浓度对气相流速的影响，以及不同进气速度、多孔介质的面渗透率和颗粒直径对颗粒相浓度均匀性的影响；通过建立微粒捕集器的三维结构模型，对其气粒两相流动模型进行求解，得到微粒捕集器的进口和出口压力差，气相的速度场及颗粒的浓度场在过滤体前端面的分布规律，根据两者的分布情况对该截面进行区域划分，并在这些区域内取一些特殊点，再通过对模型的计算，分析整个过滤体的气粒两相流动的特性，并比较在不同颗粒直径下微粒捕集器的捕集效率高低。 研究结果表明：进气速度越大，气相的速度和颗粒相的浓度在扩口区域和过滤体内的变化越剧烈，二者在整个过滤体的轴向分布较为均匀，而在径向分布不均匀，中心轴线和壁面附近较大，中间较小，当进口速度较小时，气相流速和颗粒浓度基本没有变化；多孔介质的面渗透率越小，气相的速度就越小，而过滤体进口和出口的颗粒浓度的差值就越大，差值越大说明微粒捕集器对颗粒捕集效率越高；随着进气浓度增大，气相的流速变化越明显，但在对应位置速度变化的趋势基本相同，微粒捕集器的中心轴线和壁面位置的速度值较大，在二者之间的区域速度值相对较小；微粒直径越小，微粒的扩散运动就越明显，因而微粒浓度分布的均匀性就越好，直径越大，过滤体进气孔道和出气孔道的微粒浓度差值就越大，微粒的沉积量就越大，即微粒捕集器的捕集效率越高。 在过滤体的中心轴线和捕集器壁面的附近区域，颗粒相沉积量较大，随着捕集时间的推移，过滤体内沉积的微粒会越来越多，使得发动机排气阻力逐渐增加，从而会降低发动机的输出功率、增加燃油消耗量。因此，建议在对微粒捕集器再生时，重点提高这些区域的再生效率。 本研究为进一步提高微粒捕集器的捕集效率提供了依据。 |
| 作者： | 曹希存 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张兆合 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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