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随着日益严格的排放法规的实施,柴油发动机尾气中的颗粒净化问题越来越受到重视。颗粒捕集器(DPF:Diesel Particulate Filter)凭借其高效的捕集效率,在车用柴油机上得到了广泛使用。DPF在工作过程中,如果流场分布不均匀,会导致捕集器内的微粒分布不均匀从而降低捕集效率；同时微粒不断的积累在捕集器孔道内,如果不及时清理掉,会导致排气背压升高,柴油机的燃油经济性降低和输出功率减小。所以,研究颗粒捕集器内部的流场分布情况以及再生过程尤为重要。目前,车用柴油机上已经基本普及颗粒捕集器,但是对于大功率的船用柴油机,对颗粒后处理技术的研究较少。本文依托工信部、财政部高技术船舶科研项目“船舶柴油机颗粒物排放控制先期研究”,以潍柴WP12大功率发动机为样机,开发了一套大尺寸的颗粒捕集器。通过三维建模软件ProE对颗粒捕集器建模,并用网格划分软件ICEM对DPF三维模型网格划分,生成六面体网格,最后利用计算流体软件Fluent对模型进行边界设置和求解计算。本文在计算过程中,引入均匀指数来分析流场分布情况。通过模拟分析排气管入口速度、入口扩张管道锥角、载体管道直径与入口管道直径比、载体长径比和前置氧化催化器DOC对速度和压力分布的影响。结果表明：入口排气速度越大,载体区域的压降越大,但是载体入口端面速度和压力均匀指数几乎不随入口速度变化；载体管道直径与入口管道直径比越小,流动均匀性越好；载体长径比为1.1时,流动均匀性最好；前置DOC对流动起到弥散作用,速度均匀指数由0.855提高到0.934。本文还利用AVL Fire ESE Aftertreatment模块对颗粒捕集器的压降特性和再生特性进行分析。结果表明：捕集器的压降主要由入口压降、进气孔道压降、碳烟滤饼层压降、壁面压降、出气孔道压降和出口压降组成,洁净壁面时,DPF压降主要由壁面压降组成,所占比例达到64.4%,随着碳烟的不断累积,滤饼层压降逐渐增大,300s时,所占比例高达82.6%,占据主导地位。壁厚越大,颗粒捕集器的压降也越大；孔道目数越小,颗粒捕集器内的总压降越大；初始碳载量越大,颗粒捕集器的压降也越大。颗粒捕集器再生时,从入口端开始沿着轴向向孔道末端缓慢再生,再生过程中,孔道末端碳烟密度仍会持续增加。入口温度越高,越有利于碳烟的再生,最佳入口温度应该为850-900K左右；尾气中颗粒浓度越大,颗粒捕集器内部堆积的颗粒质量越多,捕集器压降越大,再生时所需要的时间也越多,捕集器处于高温的时间越长,会加剧捕集器的热损坏。