为减少大气污染并满足日益严格的排放法规,选择性催化还原技术（SCR,selective catalytic reduction）成为中重型柴油机排放控制的重要技术手段,尿素-SCR系统（Urea-SCR）在国内应用广泛,还原剂的分布均匀性对Urea-SCR系统性能有很大影响。随着国VI排放标准对NOx转换效率及NH₃逃逸水平提出更高的要求,研究Urea-SCR系统的还原剂分布均匀性具有一定的现实意义。Urea-SCR系统采用32.5%的尿素水溶液（UWS,urea water solution）,UWS液滴被喷射进排气管中经过蒸发、热解过程从而生成还原剂NH₃等气体。本文考虑还原剂添加过程中详细的蒸发热解过程,并结合气体流动、UWS喷射、壁面传热等过程,建立Urea-SCR系统还原剂添加过程的气液两相流三维模型,该模型能够以较高的精度描述还原剂的分布,并通过OpenFOAM平台进行模拟仿真,研究不同因素对还原剂NH₃分布均匀性的影响,为提升SCR系统还原剂分布均匀性的研究提供参考。本文主要工作及结论如下:（1）利用OpenFOAM平台建立起基于详细蒸发热解过程的Urea-SCR系统还原剂添加过程的气液两相三维模型。UWS蒸发模型方面考虑了UWS液滴在不同温度下的蒸发行为,采用两步蒸发模型;尿素热解过程考虑了热解过程中复杂的副反应过程,由于本文主要考虑气相还原剂的分布均匀性,将热解反应过程简化为7步反应;另外考虑了还原剂添加过程中的气流运动、喷雾运动、壁面传热等过程。针对该模型中的气相流动模型,进行流动试验,试验结果验证了流动模型的合理性。另外,利用试验数据进行模型验证,结果表明该模型能够准确预测还原剂NH₃、HNCO在管道截面上的分布情况及分布均匀性,为还原剂的分布特性研究提供参考。（2）采用全局遗传算法对尿素热解过程中相关参数进行参数辨识,目标函数为截面12个测点的还原剂浓度的模拟与试验的相对误差。结果发现遗传算法可有效减小仿真与试验结果的相对误差,提高模型的准确度。可见遗传算法是尿素SCR系统还原剂添加过程行之有效的辨识及优化算法。（3）利用本文建立的模型研究各因素对还原剂分布均匀性的影响,为工程上提升Urea-SCR系统还原剂分布均匀性的措施提供参考。本文从喷射参数、管道布置、环境参数三个方面研究不同因素对还原剂分布均匀性的影响。喷射参数方面:可通过减小液滴粒径、扩大液滴的分布范围、合理选择喷射角度来改善SCR系统还原剂NH₃的分布均匀性。尿素水溶液喷射量对还原剂的分布均匀性影响程度较小。管道布置方面:减小管道直径、增大管道长度或者在管道中添加合适的混合器可以提升Urea-SCR系统截面还原剂NH₃的分布均匀性。其中管道达到某一长度之后,分布均匀性提升幅度变小。环境参数方面:采用较高的排气温度、较小的排气流量,可以提高出口还原剂NH₃的分布均匀性,提高Urea-SCR系统性能。环境温度对Urea-SCR系统还原剂的分布均匀性影响程度较小。