数值模拟在柴油机SCR系统开发中的应用

摘要

近年来,随着我国对发动机排放的要求逐渐提高,采用SCR技术是国内中重型商用车达到欧Ⅳ及以上排放法规的一条重要途径。尾气中的NOX含量可占总排放量的50%以上,用SCR技术可以经济有效地降低NOX排放量,适用于我国的国情。
　　本文针对六缸高压共轨重型柴油机应用 SCR 系统降低 NOx排放进行了模拟研究,主要进行了以下几方面工作：
　　(1)分析了柴油机采用SCR技术的可行性方案,并基于模拟计算方法对系统进行了设计。建立了三维CFD计算模型,模拟计算几个典型工况点喷射位置、喷射角度、喷嘴距离的选择对NOx转化率的影响,优化了结构参数,结果表明,B点喷嘴喷射位置、30°喷射角度、6倍管径距离喷射位置由于入口截面NH3浓度高,获得较高的NOx转化率。
　　(2)建立了一维BOOST计算模型,对SCR催化器进行了稳态模拟,分析了SCR系统对柴油机经济性、动力性和排放性的影响,研究了空速、温度、NO2/NO 比对 NOX转化效率的影响,优化了十三工况下最佳尿素量,使柴油机满足欧Ⅳ对NOx的排放要求。
　　(3)柴油机台架试验结果表明,三维CFD计算模型和一维BOOST计算模型的计算值与试验值比较吻合,验证了模型结果的有效性,采用SCR后处理系统高压共轨柴油机可以满足欧Ⅳ排放要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

符号说明

第一章 绪论

§1-1 引言

§1-2 氮氧化物的生成

§1-3 柴油机NOx排放污染的控制技术

§1-4 国内外SCR技术的发展现状

§1-5 课题主要研究内容及预期目标

第二章 SCR喷射系统的CFD模拟及结构优化

§2-1 催化器CFD模型基本理论

§2-2 SCR系统模型的建立

§2-3 SCR系统模拟结果分析

§2-4 SCR喷射系统结构参数优化

§2-5 本章小结

第三章 整机性能模拟及尿素喷射量优化

§3-1 BOOST模型基本理论

§3-2 BOOST一维计算模型建立

§3-3 SCR转换器对发动机性能的影响

§3-4 NOx转化效率的影响因素

§3-5十三工况排放模拟研究及尿素量优化

§3-6 本章小结

第四章 柴油机台架试验及模型验证

§4-1 试验对象、设备和条件

§4-2试验结果分析及模型验证

§4-3 本章小结

第五章 论文总结与展望

§5-1总结

§5-2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果