诱发柴油机SCR系统沉积物生成的临界添蓝流量无量纲模型研究

发布时间：2022-12-05 21:38

　　随着我国经济高速发展,大气污染问题越发严重。环保部的《中国机动车环境管理年报（2016年）》显示,机动车每年排放氮氧化物584.9万t,约占全国排放总量的30%;尤其在北京,上海等特大型城市及中东部人口密集区,机动车对细颗粒物浓度的贡献达到30%至50%。虽然柴油车占所有车辆的比例仅为12.6%,但其排放的氮氧化物却接近车辆排放总量的70%,颗粒物则超过90%。所以,发展和完善柴油机排放控制技术具有重要的意义。SCR技术已被公认为是最适合我国国情的,可满足柴油机国IV及以上排放法规的最优选择。SCR技术采用添蓝作为氮氧化物的还原剂,但是由于受柴油机工况、排气管结构、添蓝喷射系统结构、环境条件约束,容易造成添蓝分解不完全,在添蓝喷嘴、排气管壁、混合器叶片、法兰连接处、SCR催化器表面形成沉积物,造成柴油机后处理系统失效。而在实际应用过程中,添蓝喷嘴和排气管壁处的沉积物问题最为突出。针对喷嘴和排气管壁处的沉积物问题,本文通过试验与仿真相结合的方法,分别对诱发喷嘴和排气管壁沉积物生成的临界添蓝流量展开研究,最终得到了诱发柴油机SCR系统沉积物生成的临界添蓝流量无量纲模型,用以指导SCR系统优... 

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 SCR系统沉积物介绍
        1.2.1 SCR系统架构
        1.2.2 SCR系统沉积物介绍
    1.3 SCR系统沉积物研究现状
        1.3.1 反应机理
        1.3.2 建模仿真
        1.3.3 影响因素
        1.3.4 临界状态
        1.3.5 抑制策略
        1.3.6 存在的问题
    1.4 主要研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 论文结构
第2章 SCR系统沉积物临界生成状态试验研究
    2.1 研究对象
    2.2 SCR系统沉积物生成的临界状态
        2.2.1 喷嘴内壁沉积物生成的临界状态
        2.2.2 排气管内壁沉积物生成的临界状态
    2.3 诱发喷嘴壁面沉积物生成的临界添蓝流量影响因素试验研究
    2.4 诱发排气管壁面沉积物生成的临界添蓝流量影响因素试验研究
        2.4.1 排温的影响
        2.4.2 空速的影响
        2.4.3 排气管导热系数的影响
    2.5 本章小结
第3章 诱发SCR系统沉积物生成的临界添蓝流量仿真模型
    3.1 沉积物反应机理模型
    3.2 诱发喷嘴内壁沉积物生成的临界添蓝流量计算方法及子模型
        3.2.1 诱发喷嘴内壁沉积物生成的临界添蓝流量计算方法
        3.2.2 两相流模型
        3.2.3 壁膜模型
    3.3 诱发排气管内壁沉积物生成的临界添蓝流量计算方法及子模型
        3.3.1 诱发排气管内壁沉积物生成的临界添蓝流量计算方法
        3.3.2 喷雾模型
        3.3.3 组分输运模型
        3.3.4 薄壁传热模型
    3.4 三维模型的建立
        3.4.1 实体模型及网格划分
        3.4.2 模型输入
    3.5 诱发喷嘴内壁沉积物生成的临界添蓝流量模型参数辨识
        3.5.1 试验方法与试验结果
        3.5.2 沉积物模型仿真分析
        3.5.3 模型精度分析
        3.5.4 模型参数辨识
    3.6 诱发排气管内壁沉积物生成的临界添蓝流量模型参数辨识
        3.6.1 台架试验方法与试验结果
        3.6.2 沉积物模型仿真分析
        3.6.3 模型精度分析
        3.6.4 模型参数辨识
    3.7 本章小结
第4章 诱发SCR系统沉积物生成的临界添蓝流量影响因素与无量纲模型研究
    4.1 诱发喷嘴内壁沉积物生成的临界添蓝流量影响因素研究
        4.1.1 研究方法
        4.1.2 单因素仿真研究
        4.1.3 DOE仿真研究
    4.2 诱发排气管壁沉积物生成的临界添蓝流量影响因素研究
        4.2.1 研究方法
        4.2.2 单因素仿真研究
        4.2.3 DOE仿真研究
    4.3 临界添蓝流量模型的无量纲化
        4.3.1 诱发喷嘴内壁沉积物生成的临界添蓝流量无量纲模型
        4.3.2 诱发排气管内壁沉积物生成的临界添蓝流量无量纲模型
    4.4 基于无量纲模型的SCR系统优化设计方法
        4.4.1 优化设计方法的提出
        4.4.2 优化设计方法应用
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 主要研究内容和结论
    5.2 创新之处
    5.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]携带SCR系统的柴油机排气管中生成沉积物的影响因素研究[J]. 祝能,吕林,杨栋.  内燃机工程. 2015(06)
[2]基于详细沉积物模型的尿素喷嘴内部结晶研究[J]. 陈悦,吕林,沈捷.  内燃机工程. 2015(01)
[3]紧耦型SCR催化器优化设计与试验研究[J]. 唐蛟,李国祥,孙少军,王意宝,苗垒,陶建忠.  内燃机工程. 2015(01)
[4]关键运行参数对柴油机SCR系统性能的影响[J]. 谭丕强,杜加振,胡志远,楼狄明.  化工学报. 2014(10)
[5]V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在柴油机NH3-SCR系统中的性能[J]. 高岩,栾涛,彭吉伟,XU Hongming.  化工学报. 2013(09)
[6]柴油机尿素SCR系统沉积物成因研究[J]. 冯向宇,葛蕴珊,马朝臣,韩秀坤,谭建伟,李加强.  内燃机工程. 2014(06)
[7]柴油机SCR系统尿素水溶液喷雾分解的试验研究[J]. 唐韬,赵彦光,华伦,帅石金.  内燃机工程. 2015(01)
[8]基于LS-SVM的信号自适应补偿算法及FPGA实现[J]. 李飞翔,张海明,李乔.  指挥信息系统与技术. 2013(01)
[9]重型柴油机Urea-SCR系统尿素沉积物的试验研究[J]. 张纪元,李国祥,孙少军,王意宝,陶建忠,赵彦光.  车用发动机. 2012(04)
[10]Urea-SCR催化器压力损失及其对柴油机性能的影响[J]. 辛喆,王顺喜,张寅,李钊婧,张云龙,云峰.  农业工程学报. 2011(08)

博士论文
[1]重型柴油机SCR系统应用技术研究[D]. 张纪元.山东大学 2013
[2]柴油机SCR技术尿素喷雾热分解及氨存储特性的试验研究[D]. 赵彦光.清华大学 2012
[3]重型柴油机SCR尿素喷射控制策略研究[D]. 张建锐.吉林大学 2011

硕士论文
[1]柴油机进气道对颗粒排放影响的仿真研究[D]. 陈悦.武汉理工大学 2013



本文编号：3710397