柴油機(jī)UreA-SCR噴射系統(tǒng)仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、作為柴油機(jī)的有害排放物之一，氮氧化物(NOx)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。國(guó)際海事組織(IMO)通過(guò)的《MARPOL73/78公約》附則Ⅵ修正案分三個(gè)階段規(guī)定了船用柴油機(jī)的NOx排放限值，尿素選擇性催化還原(Urea-SCR)技術(shù)成為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)第三階段(TierⅢ)標(biāo)準(zhǔn)最有效的技術(shù)。而尿素溶液的分解以及與廢氣的混合程度是影響SCR反應(yīng)的重要因素。本文根據(jù)作者參加HD6105AZLD型柴油機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建和調(diào)試過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的

2、尿素噴射系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，以期在首層催化劑入口截面獲得良好的速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布。具體如下:
　　首先，對(duì)尿素噴射和熱解過(guò)程的基本原理進(jìn)行闡述，選取合理的數(shù)學(xué)模型，為三維數(shù)值模擬奠定理論基礎(chǔ)。
　　其次，依托實(shí)驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)有設(shè)備，使用高速攝像機(jī)在大氣環(huán)境下對(duì)不同噴射速率下的尿素霧化過(guò)程進(jìn)行記錄，并和使用FLUENT軟件進(jìn)行三維數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模擬方法和結(jié)果的有效性。
　　再次，使用相同的方法，同時(shí)加上尿素的熱

3、解模型以及熱解產(chǎn)物的水解模型對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)排氣管道內(nèi)的尿素霧化過(guò)程進(jìn)行模擬。以面均勻性指數(shù)作為評(píng)價(jià)目標(biāo)截面的速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布的指標(biāo)。模擬的結(jié)果顯示，在柴油機(jī)保持75％負(fù)荷且當(dāng)前的結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的前提下，首層催化劑入口截面的速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)均勻性均無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
　　最后，使用控制變量法，對(duì)不同噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。即通過(guò)改變噴孔到催化劑的距離、噴嘴孔數(shù)、催化器入口擴(kuò)張段長(zhǎng)度以及添加靜態(tài)混合器和導(dǎo)流板等方法對(duì)排氣管道內(nèi)的尿素霧化、熱解以