【摘 要】
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以新型金属泡沫作为过滤材质的柴油机微粒捕集器（Diesel particulate filter,DPF）由于具备抗振性好、压力损失低、耐热应力等优点,因而具有良好的应用前景。本文采用了STAR CCM+软件建立了金属泡沫型DPF流动特性和再生特性的仿真模型,探讨了排气流速和结构参数对金属泡沫型DPF流动特性的影响规律及排气参数对再生特性的影响规律,并采用了遗传算法优化了仿真结果,取得的主要研究结
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以新型金属泡沫作为过滤材质的柴油机微粒捕集器（Diesel particulate filter,DPF）由于具备抗振性好、压力损失低、耐热应力等优点,因而具有良好的应用前景。本文采用了STAR CCM+软件建立了金属泡沫型DPF流动特性和再生特性的仿真模型,探讨了排气流速和结构参数对金属泡沫型DPF流动特性的影响规律及排气参数对再生特性的影响规律,并采用了遗传算法优化了仿真结果,取得的主要研究结果如下:金属泡沫型DPF外径越大,则过滤体前端面速度均匀性越差;DPF外径较大时,滤饼层厚度的变化对DPF压降的作用效果更明显;扩张管锥角越大则DPF前端面速度均匀性系数越小;在滤饼层厚度相同时,扩张管锥角越大则金属泡沫型DPF的压降越小;在扩张管锥角较小时,滤饼层厚度的变化对金属泡沫型DPF压降的作用效果更明显。通过对过滤体长度、过滤体外径及扩张管锥角的优化,过滤体前端面速度均匀性系数可提高14.80%,相应的压降可减小5.15%。应用拉格朗日多相流模型和颗粒物Rosin-Rammler分布模型,对过滤体进行仿真,得到了气固两相在DPF中的速度分布及颗粒物的浓度分布。在金属泡沫型DPF流动模型的基础上建立了再生模型,探讨了排气O2浓度、排气温度对最高再生温度、最高温度梯度的影响。当排气O2浓度为6-14%时,DPF的最高再生温度随着排气O2浓度的增加而增加,最高温度梯度也随排气O2浓度的增加而增大;最高再生温度随着排气温度的增加呈现线性增加,而最高温度梯度随排气温度的增加逐渐缓慢减小。在非稳态的DPF再生计算中,不同轴向位置对应的最高温度值不同,同时达到最高温度所需要的时间也不同。随着距过滤体前端面轴向距离的增大最高温度值逐渐增大,但是达到最高温度所需要时间将延长。
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