不分光红外法汽车尾气传感器的内流场分析及结构改进

发布时间：2017-06-12 05:09

  本文关键词：不分光红外法汽车尾气传感器的内流场分析及结构改进，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中国实体经济不断增长,汽车的保有量逐年提高,随之带来的环境污染问题也日趋严重,因此,做好尾气排放检测工作变得十分重要。排放检测工作采用汽车尾气传感器,结合不分光红外吸收法对排放的汽车尾气浓度进行测量。在进行汽车尾气在线检测时,气室中取样尾气的扰动影响汽车尾气中各气体成分对红外光的吸收,进而影响检测精度和响应时间。所以,有必要对传感器结构及其内部气体流动特性进行研究。本文以不分光红外法汽车尾气传感器为研究对象,详细阐述了国内外不分光红外法气体传感器的研究进展及其内流场的研究方法。接着介绍了本检测系统的原理,包括红外光谱吸收原理、尾气中各成分红外光谱的选择、不分光红外法汽车尾气传感器的检测原理及系统组成,特别阐述了不分光红外法汽车尾气传感器内流场分析的基础理论,包括汽车尾气传感器内流场的数学模型及网格生成技术。最后,通过ICEM CFD软件对不分光红外法汽车尾气传感器内流场计算域划分了结构化网格和非结构化网格。采用Realizable k-ε模型和SIMPLE算法,利用有限体积法分析软件Fluent对汽车尾气传感器内流场进行了数值模拟分析,并对汽车尾气传感器结构进行了改进,同时对改进后的汽车尾气传感器内流场进行了数值模拟分析与试验验证。试验结果表明:改进后的汽车尾气传感器响应时间提高了3s左右,精度提高了2%,同时测量精度受流速影响较小。
【关键词】：不分光红外法 内流场 Fluent ICEM CFD SIMPLE算法
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X831;U467.48;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-16
• 1 绪论16-24
• 1.1 研究背景及意义16
• 1.2 不分光红外法气体传感器的研究现状16-19
• 1.2.1 不分光红外法气体传感器的研究进展17-18
• 1.2.2 不分光红外法气体传感器内流场的研究方法18-19
• 1.3 计算流体力学技术概述19-22
• 1.3.1 计算流体力学技术的发展19-21
• 1.3.2 论文所采用的CFD软件21-22
• 1.4 论文的主要研究内容及结构布局22-24
• 1.4.1 论文的主要研究内容22
• 1.4.2 论文的结构布局22-24
• 2 不分光红外法汽车尾气传感器系统研究24-32
• 2.1 红外检测理论基础24-26
• 2.1.1 红外光谱吸收原理24-25
• 2.1.2 尾气各组分红外吸收光谱的选择25-26
• 2.2 不分光红外法汽车尾气传感器检测原理26-28
• 2.3 不分光红外法汽车尾气传感器系统组成28-31
• 2.3.1 红外光源及驱动电路29-30
• 2.3.2 探测器及信号放大电路30-31
• 2.3.3 气室的设计31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 不分光红外法汽车尾气传感器内流场分析的基础理论32-47
• 3.1 汽车尾气传感器内流场的数学模型32-42
• 3.1.1 流体动力学控制方程32-34
• 3.1.2 湍流模型附加方程34-37
• 3.1.3 壁面函数37
• 3.1.4 控制方程的离散方法37-40
• 3.1.5 SIMPLE算法40-42
• 3.2 网格生成技术42-46
• 3.2.1 结构化网格生成方法43-45
• 3.2.2 非结构化网格生成方法45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 4 不分光红外法汽车尾气传感器内流场的CFD分析47-60
• 4.1 汽车尾气传感器三维建模的建立47-48
• 4.2 汽车尾气传感器网格模型的建立48-52
• 4.2.1 结构化网格模型的建立49-50
• 4.2.2 非结构化网格模型的建立50-51
• 4.2.3 网格质量的比较51-52
• 4.3 汽车尾气传感器内流场边界条件的设定52
• 4.4 汽车尾气传感器内流场的计算与分析52-59
• 4.4.1 各类网格类型模拟结果的比较53-54
• 4.4.2 整体结构数值模拟结果分析54-55
• 4.4.3 横截面处数值模拟结果分析55-57
• 4.4.4 纵截面处数值模拟结果分析57-58
• 4.4.5 不同流速下数值模拟结果对比分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 不分光红外法汽车尾气传感器的结构改进与试验研究60-76
• 5.1 不分光红外法汽车尾气传感器结构的改进60-63
• 5.1.1 正交试验方案的确定60-62
• 5.1.2 正交试验数值模拟模拟结果分析62-63
• 5.2 改进结构模型的建立63-66
• 5.2.1 改进结构内流场几何模型的建立63-64
• 5.2.2 改进结构网格模型的建立64-66
• 5.3 改进后汽车尾气传感器内流场的计算与分析66-70
• 5.3.1 整体结构数值模拟结果分析66-67
• 5.3.2 横截面处数值模拟结果分析67-68
• 5.3.3 纵截面处数值模拟结果分析68-70
• 5.3.4 不同流速下数值模拟结果对比分析70
• 5.4 不分光红外法汽车尾气传感器的试验研究70-75
• 5.4.1 汽车尾气传感器响应时间实验72-74
• 5.4.2 汽车尾气传感器精度测量实验74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 作者简历82

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