氧化催化器流体数值模拟与排放试验

论文摘要

随着我国社会经济的发展与节能减排问题日益突出,汽车有害排放物已成为其主要矛盾之一,国家制定了越来越严格的排放法规。柴油机凭借良好的经济性得到广泛应用,同时柴油机的排放问题受到人们的关注。各种柴油机排放控制技术的研究已成为柴油机技术发展的核心,特别是排气后处理技术的研发和应用已经受到广泛的重视。论文首先分析了柴油机有害排放物的生成机理以及柴油机后处理技术的现状,分析了柴油机氧化催化转化器对柴油机排放物的控制作用,介绍了柴油机氧化催化转化器数值模拟的方法及体系。论文的主要工作是进行氧化催化转化器的数值模拟研究,论文针对我国车用柴油机的排气特性,利用AVL软件提供的开发平台,建立了相应的柴油机氧化催化器数值模拟模型。模拟不同进气扩张角,不同载体截面形式,以及不同环境压力对催化器的影响。针对柴油机有害排放物进行了数值模拟研究,并通过实验验证了数值研究的可行性和准确性,即在十三工况条件下催化器对HC、CO综合转换率的数值模拟。还通过利用(流体计算)CFD软件深入研究了在不同大气压条件下催化器结构对其功能造成的影响。通过研究证明了数值模拟技术可以有效提高催化器在不同海拔地区设计制造过程中的效率。并在设备研究条件不中分的情况下了解较多的催化器结构与性能之间的关系,从而有利的提高催化器设计优化能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 前言
• 第一章 柴油机有害排放物成因
• 1.1 微粒（PM）的成因
• 1.2 氮氧化物（NOx）的成因
• 1.3 一氧化碳（CO）的成因
• 1.4 碳氢化合物（HC）的成因
• 1.5 国内外排放法规
• 小结
• 第二章 柴油机尾气后处理技术简介
• 2.1 氧化催化器（DOC）
• 2.2 选择性催化还原器（SCR）
• 2.3 微粒捕集器（DPF）
• 2.4 选择氧化催化器作为研究的目的与意义
• 2.5 小结
• 第三章 尾气后处理模拟技术理论
• 3.1 流体力学理论发展介绍
• 3.2 氧化催化器工作过程的控制方程
• 3.2.1 AVL-fire基本流体模型
• 3.2.2 湍流模型
• 3.2.3 蜂窝载体流动模型
• 3.2.4 化学反应控制方程
• 3.3 模拟实验方法
• 3.3.1 催化器外形结构的选择模拟计算
• 3.3.2 不同大气压力对催化器外形结构的影响计算
• 3.3.3 对排放物的工作模拟
• 3.4 小结
• 第四章 催化氧化器模拟计算及结果
• 4.1 建立网格
• 4.1.1 网格划分
• 4.1.2 边界条件
• 4.2 模拟计算结果
• 4.2.1 不同进口方式管道模拟计算结果及分析
• 4.2.2 增强型扩张管模拟设计结果及分析
• 4.2.3 不同截面方式载体计算结果及分析
• 4.2.4 不同环境气压下载体计算结果及分析
• 小结
• 第五章 尾气后处理实验验证
• 5.1 试验设备
• 5.2 试验过程及结果
• 5.3 试验与模拟对比分析
• 5.3.1 转化率
• 5.3.2 催化器前后压降
• 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A