應(yīng)用于柴油機(jī)顆粒的不銹鋼絲過(guò)濾器的理論模型與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由于其優(yōu)良的動(dòng)力性、可靠性和燃料經(jīng)濟(jì)性能,而得到廣泛應(yīng)用.然而柴油機(jī)所存在的排放污染問(wèn)題,對(duì)其應(yīng)用和發(fā)展造成了限制.特別是柴油機(jī)顆粒物質(zhì)的排放污染,已經(jīng)引起各國(guó)政府和公眾的關(guān)注.根據(jù)香港政府對(duì)改進(jìn)輕型柴油車輛顆粒排放的要求,香港理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一種以不銹鋼絲纖維作為過(guò)濾材料的過(guò)濾器,用作柴油機(jī)顆粒后處理器.這種過(guò)濾器安裝簡(jiǎn)單,成本低廉,并具有比較理想的過(guò)濾效果.本課題對(duì)這種形式的顆粒過(guò)濾器從理論模型和試驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)方面進(jìn)行了研究,

2、深入分析了柴油機(jī)排放的顆粒特性、過(guò)濾器過(guò)濾效率和壓降的影響因素,總結(jié)了過(guò)濾器的工作特性,提出了過(guò)濾器的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則.研究工作的主要內(nèi)容如下:(1)在"纖維交錯(cuò)排列矩陣"的假設(shè)基礎(chǔ)上,建立了"充分發(fā)展的周期性流動(dòng)"計(jì)算模型.提出了數(shù)值計(jì)算求解了模型過(guò)濾器內(nèi)部流場(chǎng)、顆粒軌跡和單纖維收集效率的算法.(2)按照計(jì)算模型的假設(shè)條件,制作了與計(jì)算模型參數(shù)相近的模型過(guò)濾器.結(jié)合現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)文獻(xiàn)提出的理論和經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)了柴油機(jī)排氣的采樣系統(tǒng)、稀釋

3、系統(tǒng)和顆粒尺寸分析系統(tǒng).(3)試驗(yàn)采用兩級(jí)噴射式稀釋系統(tǒng)、SMPS和APS尺寸分析儀器,采樣并測(cè)量了柴油機(jī)在不同工況(臺(tái)架試驗(yàn))條件下,模型過(guò)濾器上游和下游的顆粒粒數(shù)濃度分布.試驗(yàn)還測(cè)量了排氣溫度、流經(jīng)過(guò)濾器的壓降以及模型計(jì)算需要的計(jì)算條件.(4)應(yīng)用過(guò)濾器模擬模型,計(jì)算了0.015~0.67 μm尺寸范圍區(qū)間上,顆粒尺寸分布的收集效率,并將模擬計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較.通過(guò)計(jì)算模型的參數(shù)分析,討論了尺寸分布的收集效率隨排氣溫度、流速(