摘要
随着汽车保有量的增加以及汽油机的广泛应用，汽车尾气对大气环境的污染日益加剧，如何控制汽车尾气的排放已成为亟待解决的重大难题。汽油机微粒捕集器是如今控制汽车尾气排放最有效的后处理技术之一，其关键技术是过滤体再生。而通过在过滤体多孔介质壁面涂覆贵金属催化剂，从而促进过滤体再生的汽油机催化型微粒捕集器是一种更为高效的后处理技术。 汽油机催化型微粒捕集器平衡态下的催化效率和再生性能对其贵金属催化剂的消耗量，微粒排放控制效果及其使用寿命有着决定性影响。因此，如何提高其平衡态催化效率和再生性能，是研究汽油机催化型微粒捕集器的关键所在。本文以微粒氧化率和压降作为汽油机催化型微粒捕集器再生性能的评价指标，通过数值模拟来研究不同参数对汽油机催化型微粒捕集器催化效率及再生性能的影响，并对各参数进行优选以达到提高其催化效率和再生性能的目的。主要研究工作如下： (1)通过建模软件建立了汽油机催化型微粒捕集器的三维网格模型，并基于流体力学和化学反应动力学的基本理论建立了其再生过程的数学模型。通过汽油机台架实验测得汽油机催化型微粒捕集器再生过程的相关数据，将实验数据和数值模拟数据进行对比从而验证了所建立模型的正确性。 (2)利用计算流体动力学软件Fluent对汽油机催化型微粒捕集器的再生过程进行了数值模拟，以微粒氧化率和压降作为汽油机催化型微粒捕集器再生性能的评价指标，并根据数值模拟结果研究了不同排气参数和过滤体结构参数对汽油机催化型微粒捕集器催化效率及再生性能的影响规律。结果表明，在适宜范围内，增大排气温度、氧浓度、NO2/NO比例、过滤体孔隙率、过滤体长度和过滤体直径，并且减小排气流量和过滤体壁厚，有利于提高汽油机催化型微粒捕集器的催化效率及再生性能。 (3)通过正交实验的极差分析法分析了不同排气参数和过滤体结构参数对汽油机催化型微粒捕集器催化效率及再生性能影响的权重，从而得到各参数影响程度的主次关系。根据正交实验结果，分别对影响汽油机催化型微粒捕集器催化效率及再生性能的各项排气参数和过滤体结构参数进行了优选，得到了各项参数的最佳取值点。其研究结果为汽油机催化型微粒捕集器的结构设计与性能改善提供了理论依据。
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