柴油机集成式后处理系统结构优化和试验研究
发布时间：2023-04-23 06:33
柴油机因动力性、燃油经济性、可靠性等方面的优点广泛应用于国内外大型车辆和重型机械中。但柴油机排气中有大量的有害物质,是大气污染的主要来源之一。随着国VI排放法规的出台,柴油机污染物排放限值大大加严,采用DOC+DPF+SCR集成式后处理系统能有效降低污染物排放,是柴油机排放控制的主流技术路线。而排气在后处理系统中的流动情况对其工作性、稳定性和可靠性都有很大的影响。因此,研究集成式后处理系统中排气流动均匀性具有重要的工程意义。本研究通过分析集成式后处理系统各催化器工作原理,建立DOC+CDPF系统数值模型,并在AVL-FIRE软件上进行建模仿真,基于试验台架布置情况对其结构进行优化,对比分析了不同结构的流场分布,最后在台架进行试验验证和性能研究。通过仿真结果可知:排气在后处理系统中的压力和速度分布不均,尤其是在扩张管内部和催化器入口处,最优结构流场分布均匀性显著高于基准结构,在DOC催化器和CDPF催化器中排气均匀性指数较基准结构分别提高了7.17%和3.29%。同时对最优结构在碳烟加载和再生两种条件下仿真,验证了该模型不同条件下压降特性的准确性。通过试验研究可知:DOC催化器基本能完全...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 柴油机污染物生成及危害
1.2.1 CO的生成机理
1.2.2 HC的生成机理
1.2.3 NOX的生成机理
1.2.4 颗粒物的生成机理
1.3 国内外柴油机排放法规
1.3.1 国外排放法规的发展
1.3.2 国内排放法规的发展
1.4 柴油机排放控制技术研究现状
1.4.1 柴油机污染物排放的控制技术
1.4.2 柴油机排放控制的技术路线
1.5 研究意义及主要内容
第二章 柴油机排气后处理系统
2.1 DOC系统介绍
2.1.1 DOC反应机理
2.1.2 DOC催化剂特点
2.2 SCR系统介绍
2.2.1 SCR催化剂特点
2.2.2 SCR反应机理
2.3 DPF系统介绍
2.3.1 DPF捕集机理
2.3.2 DPF再生技术
2.4 柴油机排气后处理系统的集成
2.5 本章小结
第三章 DOC+CDPF系统数值模型
3.1 管道模型
3.1.1 管内气体流动模型
3.1.2 多层壁面传热模型
3.2 催化器内部模型
3.2.1 CDPF内部流体通道模型
3.2.2 CDPF压降模型
3.2.3 CDPF碳载模型
3.3 化学反应模型
3.3.1 DOC化学反应模型
3.3.2 CDPF化学反应模型
3.4 本章小结
第四章 DOC+CDPF系统仿真
4.1 仿真软件简介
4.2 几何模型的建立
4.3 仿真参数设置
4.3.1 模块选择与求解方式
4.3.2 边界条件的设置
4.3.3 求解参数的设置
4.3.4 催化器参数设置
4.4 仿真结果分析
4.4.1 压力场分析
4.4.2 速度场分析
4.4.3 湍流场分析
4.5 本章小结
第五章 后处理系统结构参数设计及优化
5.1 优化方法及理论模型
5.1.1 DOE介绍
5.1.2 目标优化理论模型
5.2 优化结构的选择及仿真
5.2.1 目标函数的确定
5.2.2 设计参数的选择
5.2.3 样本数值仿真
5.2.4 仿真结果分析
5.3 后处理系统结构优化
5.3.1 优化算法介绍
5.3.2 后处理系统优化仿真结果
5.4 优化结果分析
5.4.1 后处理系统整体速度场分析
5.4.2 后处理系统整体湍流场分析
5.4.3 DOC速度场分析
5.4.4 CDPF速度场分析
5.4.5 DOC压力场分析
5.4.6 CDPF压力场分析
5.5 本章小结
第六章 集成式后处理系统的试验研究
6.1 试验台架的搭建
6.1.1 试验发动机参数
6.1.2 试验主要仪器设备
6.1.3 台架的整体布置
6.2 DOC性能试验
6.2.1 DOC气态污染物排放特性
6.2.2 DOC升温氧化试验
6.3 CDPF缸内后喷再生试验
6.3.1 CDPF加载时压降特性
6.3.2 CDPF再生工况的确定
6.3.3 CDPF再生温度特性
6.3.4 CDPF再生压降特性
6.3.5 CDPF再生效率及排放
6.4 SCR性能试验
6.4.1 后处理系统匹配试验
6.4.2 SCR入口NO/NOx体积比试验
6.4.3 SCR不同入口温度下的排放特性
6.5 集成式后处理装置WHTC试验研究
6.6 本章小结
第七章 全文总结与工作展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3799291
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 柴油机污染物生成及危害
1.2.1 CO的生成机理
1.2.2 HC的生成机理
1.2.3 NOX的生成机理
1.2.4 颗粒物的生成机理
1.3 国内外柴油机排放法规
1.3.1 国外排放法规的发展
1.3.2 国内排放法规的发展
1.4 柴油机排放控制技术研究现状
1.4.1 柴油机污染物排放的控制技术
1.4.2 柴油机排放控制的技术路线
1.5 研究意义及主要内容
第二章 柴油机排气后处理系统
2.1 DOC系统介绍
2.1.1 DOC反应机理
2.1.2 DOC催化剂特点
2.2 SCR系统介绍
2.2.1 SCR催化剂特点
2.2.2 SCR反应机理
2.3 DPF系统介绍
2.3.1 DPF捕集机理
2.3.2 DPF再生技术
2.4 柴油机排气后处理系统的集成
2.5 本章小结
第三章 DOC+CDPF系统数值模型
3.1 管道模型
3.1.1 管内气体流动模型
3.1.2 多层壁面传热模型
3.2 催化器内部模型
3.2.1 CDPF内部流体通道模型
3.2.2 CDPF压降模型
3.2.3 CDPF碳载模型
3.3 化学反应模型
3.3.1 DOC化学反应模型
3.3.2 CDPF化学反应模型
3.4 本章小结
第四章 DOC+CDPF系统仿真
4.1 仿真软件简介
4.2 几何模型的建立
4.3 仿真参数设置
4.3.1 模块选择与求解方式
4.3.2 边界条件的设置
4.3.3 求解参数的设置
4.3.4 催化器参数设置
4.4 仿真结果分析
4.4.1 压力场分析
4.4.2 速度场分析
4.4.3 湍流场分析
4.5 本章小结
第五章 后处理系统结构参数设计及优化
5.1 优化方法及理论模型
5.1.1 DOE介绍
5.1.2 目标优化理论模型
5.2 优化结构的选择及仿真
5.2.1 目标函数的确定
5.2.2 设计参数的选择
5.2.3 样本数值仿真
5.2.4 仿真结果分析
5.3 后处理系统结构优化
5.3.1 优化算法介绍
5.3.2 后处理系统优化仿真结果
5.4 优化结果分析
5.4.1 后处理系统整体速度场分析
5.4.2 后处理系统整体湍流场分析
5.4.3 DOC速度场分析
5.4.4 CDPF速度场分析
5.4.5 DOC压力场分析
5.4.6 CDPF压力场分析
5.5 本章小结
第六章 集成式后处理系统的试验研究
6.1 试验台架的搭建
6.1.1 试验发动机参数
6.1.2 试验主要仪器设备
6.1.3 台架的整体布置
6.2 DOC性能试验
6.2.1 DOC气态污染物排放特性
6.2.2 DOC升温氧化试验
6.3 CDPF缸内后喷再生试验
6.3.1 CDPF加载时压降特性
6.3.2 CDPF再生工况的确定
6.3.3 CDPF再生温度特性
6.3.4 CDPF再生压降特性
6.3.5 CDPF再生效率及排放
6.4 SCR性能试验
6.4.1 后处理系统匹配试验
6.4.2 SCR入口NO/NOx体积比试验
6.4.3 SCR不同入口温度下的排放特性
6.5 集成式后处理装置WHTC试验研究
6.6 本章小结
第七章 全文总结与工作展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3799291
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3799291.html
