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柴油机尿素SCR混合器设计与仿真研究

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 柴油机氮氧化物生成机理与危害

1.3 车用污染物排放标准

1.4柴油机排放控制技术

1.5柴油机SCR尿素喷射技术国内外研究状况

1.6 研究内容

1.7 本章小结

第二章 SCR尿素喷射技术原理

2.1 SCR系统构成

2.2 SCR系统还原剂

2.3 柴油机SCR化学反应

2.4 SCR尿素喷雾影响因素研究

2.5 本章小结

第三章 CFD模拟理论基础

3.1 计算流体动力学简介

3.2 Fluent 软件介绍

3.3流体动力学的控制方程

3.4微分方程离散求解

3.5离散方程的求解方法

3.6湍流模型及其控制方程

3.7 边界条件简介

3.8本章小结

第四章 混合器设计与CFD仿真

4.1 概述

4.2 排气管CFD仿真分析

4.3 不同工况原排气管CFD仿真分析

4.4 安装混合器排气管CFD仿真分析

4.4不同混合器安装位置排气管CFD仿真分析

4.5 不同混合器叶片数目排气管CFD仿真分析

4.6 不同混合器叶片形状排气管CFD仿真分析

4.7压力损失分析

4.8 本章小节

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢

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摘要

SCR技术中不合理的尿素喷射过程中会存在氨气泄漏与尿素结晶问题,前者会导致二次污染和原料浪费,后者会导致原料浪费并造成排气管堵塞,二者都会降低NOx的转化效率。本文主要设计了一款安装在排气管上的混合器,以此来提高尿素水解成氨气后在排气管中与柴油机尾气的混合程度。
  全文主要从理论介绍和仿真研究两方面开展工作。理论介绍方面,主要介绍了柴油机SCR系统的结构组成和技术原理、SCR尿素喷射技术的国内外发展状况,重点阐述了SCR尿素喷射影响因素、CFD相关理论基础介绍。仿真研究方面,主要围绕排气管中混合器的设计方案进行仿真。对原排气管进行了CFD仿真分析,以探寻排气管中混合气体的分布规律;以柴油机十三工况试验为依据,对不同工况下的原排气管进行了CFD仿真,以探寻不同工况对混合气体的分布的影响规律;再对增加混合器后的排气管进行了CFD仿真,分析了不同叶片数目、不同叶片形状、不同混合器安装位置等三种情况,以探寻增加混合器对混合气体分布的影响规律。
  综合本研究的研究成果可知,采取叶片数目为3、叶片形状为弯曲叶片、安装位置离喷嘴距离为100mm左右的混合器是本次研究的最佳方案。本文的仿真研究为SCR系统排气管中混合器设计提供了依据。

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