学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

柴油机旋转式过滤体DPF设计及再生研究

作　者: 余明果
导　师: 龚金科
学　校: 湖南大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 微粒捕集器单元块旋转式微波再生排放控制
分类号: TK421.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 83次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

微粒捕集器(DPF)是解决柴油机排放微粒污染最有效和最具有发展前景的后处理技术,在DPF技术研究中,过滤体的再生技术是其关键技术,是限制微粒捕集器能否广泛使用的瓶颈。微波加热再生微粒捕集器具有诸多优点,如能快速加热过滤体,能对过滤体再生加热均匀使其具有更好的热耐久性,对过滤体的温度也能更迅速而精确的控制,并实现节能。但由于实际应用时车载电瓶的功率与电量有限,使得这一再生技术实施及应用的难度极大。针对微波加热再生的这一技术瓶颈,本文提出一种新的柴油机排气微粒捕集器过滤体布置方式,微粒捕集器中采用若干端截面为扇形的单元块过滤体,呈圆周排列并在再生时做轴向旋转,采用微波作为再生能源。分析了单元块旋转式过滤体捕集器的过滤及再生机理,并与传统的整体式过滤体微粒捕集器的压降特性及捕集效率进行比较,对泡沫陶瓷过滤体的微波再生特性进行了初步研究。本文研究内容如下：(1)提出了过滤体的单元化设计以及旋转式再生方案,设计了微粒捕集器的结构以及相关的微波功率源系统和旋转运动控制系统。(2)对单元块旋转式过滤体的过滤捕集、排气背压等主要性能指标进行了试验研究,对其整体性能进行了评价。(3)研究了碳化硅泡沫陶瓷过滤体的过滤捕集、过滤体内气流的非线性流动机理。利用FLUENT软件对建立的微粒捕集器内气流流动数学模型进行数值求解,得出了微粒捕集器内的速度场的分布规律,为其优化设计提供依据。(4)建立泡沫陶瓷过滤体微波再生模型,分析了微粒沉积量、气流质量流量、泡沫陶瓷孔密度等主要参数对再生过程的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 柴油机微粒排放法规  11-12
  1.3 柴油机微粒排放机外净化技术  12-14
    1.3.1 静电捕集技术  12-13
    1.3.2 旋风分离技术  13
    1.3.3 等离子净化技术  13
    1.3.4 袋滤器捕集技术  13-14
    1.3.5 微粒捕集器技术  14
  1.4 柴油机微粒捕集器及其再生  14-18
    1.4.1 微粒捕集器简介  14-15
    1.4.2 微粒捕集器系统设计原则  15
    1.4.3 柴油机微粒捕集器再生技术现状  15-18
  1.5 课题来源及论文研究方向  18-19
第2章单元块旋转式过滤体DPF的设计  19-31
  2.1 微粒捕集器过滤体的设计  19-21
    2.1.1 过滤体材料的选择  19-20
    2.1.2 过滤体的结构设计  20-21
  2.2 单元块旋转式过滤体DPF设计  21-25
    2.2.1 捕集器壳体材料的选择  22
    2.2.2 微粒捕集器结构设计  22-25
  2.3 微波及控制系统设计  25-30
    2.3.1 微波加热基本原理  25-26
    2.3.2 微波再生的特点  26-27
    2.3.3 微波再生系统构成  27
    2.3.4 微波再生系统工作原理  27-28
    2.3.5 过滤体旋转运动控制器的设计  28-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章单元块旋转式微粒捕集器性能分析  31-38
  3.1 试验装置及方法  31-32
  3.2 过滤体阻力特性分析  32-34
  3.3 单元块旋转式过滤体的微粒捕集特性分析  34-35
  3.4 再生时间分析  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章旋转式过滤体DPF内流动仿真及优化设计  38-54
  4.1 FLUENT软件基本介绍  38-40
    4.1.1 FLUENT软件的特点  38-39
    4.1.2 FLUENT的多孔介质条件  39
    4.1.3 FLUENT的求解器及求解步骤  39-40
  4.2 仿真模型的建立与计算  40-42
    4.2.1 三维模型建立  40
    4.2.2 网格的划分  40-41
    4.2.3 FLUENT算法分析与选择  41-42
  4.3 数学模型  42-47
    4.3.1 泡沫陶瓷物理模型  42
    4.3.2 微粒的过滤机理  42-43
    4.3.3 过滤体非线性流动理论分析  43-47
  4.4 微粒捕集器流场分析  47-53
    4.4.1 排气流速对速度场分布影响分析  47-50
    4.4.2 直径比气流速度场  50-51
    4.4.3 进气扩张角气流速度场  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章旋转式过滤体DPF微波再生研究  54-66
  5.1 微粒捕集器内微波场  54-57
  5.2 微粒捕集器微波再生模型  57-60
    5.2.1 微波再生数学模型  57-59
    5.2.2 模型求解  59
    5.2.3 微波再生模型的验证  59-60
  5.3 微粒捕集器微波再生特性  60-65
    5.3.1 微粒沉积量的影响  60-62
    5.3.2 排气质量流量对再生过程影响  62-63
    5.3.3 泡沫陶瓷孔密度的影响  63-65
  5.4 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  74-75
附录B 攻读硕士学位期间获得的科研成果  75

柴油机旋转式过滤体DPF设计及再生研究

内容摘要

全文目录

相似论文