船舶柴油机造成的污染己越来越受到各国的重视,满足船舶柴油机NOx排放的TierⅢ排放标准,采用SCR(Selective Catalytic Reduction)系统是目前可行的技术路线。SCR系统在运行过程中,低排气温度下NOx转化效率低以及尿素结晶是面临的一个技术难题,这些问题与SCR还原剂喷雾流场以及催化反应器有关,本文主要研究还原剂喷雾流场及尿素结晶风险问题。本文首先对4L20柴油机排放性能进行了测试,得出了该柴油机的基础数据,选择了钒基催化剂,计算了催化剂尺寸,设计了 SCR反应器。建立了 4L20柴油机SCR反应器流体计算模型,通过借助商用CFD(Computational Fluid Dynamics)计算软件,计算了还原剂喷雾流场。研究发现,尿素溶液喷射雾化角度、排气管路弯头对还原剂喷雾流场的均匀性有很大影响,是影响排气管中尿素结晶风险的关键因素。对尿素喷嘴雾化角度分别为30°、40°、50°、60°时的喷雾流场进行了仿真,结果表明,以喷雾角度50°时为最佳。气流在排气管路弯头的离心作用加剧了还原剂不均匀性,增加了尿素结晶风险。对排气管路弯头处增设导流装置后的喷雾流场进行了仿真。结果表明,排气管路弯头处增设导流装置对还原剂的喷雾流场均匀性有很大影响,催化剂入口速度均匀性以及NH3浓度均匀性指数达到了 0.95以上,尿素液膜的平均温度、尿素溶液的蒸发率均有所提高,尿素液膜的厚度有所降低,从而能够降低尿素结晶风险。另外,排气管路弯头混合器能够细化雾化液滴,使其能够均匀分布,提高NH3分布均匀性。减小弯头处的湍流损失,降低整体压力损失。该研究结果可用于SCR系统管路的优化设计。