DPF灰分分布和非对称结构对其性能影响的研究

发布时间：2017-12-03 00:15

  本文关键词：DPF灰分分布和非对称结构对其性能影响的研究

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【摘要】：柴油机PM(Particulate Matter)、PN(Particulate Number)及NOX排放是造成当前雾霾天气的重要原因,柴油机微粒捕集器DPF(Diesel Particulate Filter)能有效降低柴油机PM、PN排放,但DPF内灰分沉积导致其性能恶化。本文通过研究灰分及其分布对DPF性能的影响为提高DPF使用性能奠定理论基础;进一步研究非对称孔道DPF压降特性,并根据灰分的沉积特点,采用非对称孔道结构可以增大DPF过滤体灰分承载量,延长DPF使用寿命。首先通过数值计算的方法研究了灰分分布对进口孔道流速、孔道壁面渗流速度和碳烟沉积的影响,然后通过建立灰分分布对DPF压降影响的评价函数f研究了灰分分布对DPF压降的影响。研究结果表明:进口孔道流速随灰分分布系数增大而增大;孔道壁面渗流速度随灰分分布系数增大而减小;孔道壁面灰分和碳烟总体分布趋向于均匀;随着碳烟的沉积,碳烟和灰分总体分布趋向于均匀的速率增大;灰分滤饼层渗透率相对孔道壁面、碳烟滤饼层渗透率的大小决定灰分分布对DPF压降的影响趋势;孔道直径、壁面厚度、灰分量和碳载量等参量大小改变灰分分布对DPF压降的影响程度。进一步建立了灰分分布对DPF最高再生温度影响的评价函数g,并结合DPF结构物性及来流参数的变化,研究了灰分分布对DPF最高再生温度的影响。研究结果表明:函数g值可以有效评价灰分分布对DPF最高再生温度的影响,其值为负说明灰分分布于孔道末端有利于降低DPF最高再生温度;灰分量和孔道壁面厚度增加时,灰分分布对DPF最高再生温度的影响程度增强;随排气流量和O2体积分数增大,灰分分布对DPF最高再生温度的影响程度先增强后减弱;随进出口孔道直径比和孔密度增大,灰分分布对DPF最高再生温度的影响程度减弱;DPF长径比和NO2体积分数改变时,灰分分布对DPF最高再生温度的影响程度变化不大。最后研究了非对称孔道DPF压降特性及其影响因素,研究结果表明:随着DPF进出口孔道直径比增大,排气在进口孔道内流速减小,且速度减小幅度沿DPF轴向逐渐减小,孔道壁面前端的渗流速度减小,孔道壁面后端的渗流速度增大,孔道壁面的整体渗流速度减小,排气在出口孔道内流速增大,且速度增大幅度沿DPF轴向逐渐增大;随着碳载量、灰分量以及排气流量的增加,增大DPF进出口孔道直径比能有效降低DPF压降,当进出口孔道直径比大于1.4时,进一步增大进出口孔道直径比DPF压降变化不明显;随着进出口孔道直径比增大,孔密度最优值逐渐减小。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421.5

【参考文献】

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本文编号：1246779