柴油机尿素-SCR系统喷射雾化仿真研究

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中文摘要：随着环境污染的持续加剧和排放标准的逐渐升级，柴油机带来的污染问题越来越受到业内人士和国家的重视，柴油机尿素-SCR是目前主流的柴油机NOx后处理技术，本文基于Fluent软件对尿素-SCR后处理技术中的尿素水溶液喷射、蒸发、热解水解、混合等过程进行了数值仿真。首先，分析了尿素-SCR后处理技术的工作原理和系统组成，讨论了尿素液滴雾化性能评价指标，建立了尿素-SCR系统喷射雾化仿真数学模型。基于Solidworks软件建立了系统仿真几何模型，采用ICEM软件进行了网格划分，并根据柴油机常用工况设置了数值模拟用到的边界条件，从而建立了尿素-SCR系统仿真模型。其次，基于Fluent软件对尾气流动、尿素水溶液喷射、尿素液滴蒸发和热解水解等过程进行了仿真，通过改变尿素喷嘴结构参数和系统运行参数研究了其对尿素液滴喷射雾化的影响。结果表明：随着喷嘴和尾气进口之间距离的增大，NH3的均匀性系数和平均质量分数均逐渐的减小；随着喷孔数目的增加、喷孔直径的增加、喷射方向与尾气流动方向夹角的增加，载体前端NH3分布均匀性均呈现先增大后减小的趋势。随着排气温度的增加，载体前端NH3分布均匀性逐渐增加随后基本保持不变，载体前端NH3平均质量分数逐渐增大；随着排气流量的增加，载体前端NH3分布均匀性与平均质量分数均均逐渐减小，且下降的幅度基本保持一致；随着尿素质量流量的增大，载体前端NH3分布均匀性基本保持不变，载体前端NH3平均质量分数则呈线性逐渐增大。最后，通过设计并给系统加装一种混合装置研究混合器类型、混合器位置、混合器数量对尿素液滴喷射雾化的影响。结果表明：加装混合器可显著提高尿素-SCR系统NH3分布均匀性，混合器2对尿素液滴的扰动效果比混合器1好；随着混合器位置的不断后移，载体前端NH3分布均匀性先增大后减小，混合器距离喷嘴位置为6D时，入口管末端NH3分布最均匀；随着混合器数量的增加，入口气管末端NH3分布均匀性先增加后减小而NH3平均质量分数则逐渐增加。

作者：

陈全征

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关键词：

柴油机尿素-SCR技术 NH3均匀性喷射雾化数值仿真

授予学位：

硕士

学科专业：

机械工程

导师：

郭朋彦

学位年度：

2019

学位授予单位：

华北水利水电大学

语种：

中文

中图分类号：