新型柴油机尾气处理装置的颗粒分布特性研究.pdf

新分类号
型 UDC
柴密级
油
机学号 1108020216
尾
气
处
理
装
置
的
颗
粒
分
布
特
性硕士学位论文
研
究




任
维
安新型柴油机尾气处理装置的颗粒分布特性研究




任维安

西
安学科名称: 车辆工程
理学科名称: 工学
工
大指导教师: 刘凯教授
学
赵桐副教授
申请日期: 2014 年 3 月
摘要
论文题目:新型柴油机尾气处理装置的颗粒分布特性研究
学科专业:车辆工程
研究生:任维安签名:
导师:刘凯教授签名:
赵桐副教授签名:

摘要

柴油机的尾气处理一直是关系其生产效率的主要因素,循环流化床(CFB)在反应效率
以及热传导效率方面的优势,使其在柴油机节能减排领域有非常大的应用潜力。但是对于
非定常的工况条件下,摆动流化床上行床除硫剂的颗粒分布对柴油机尾气除硫效率有很大
影响。因此,可以采用 fluent 软件仿真与验证性实验相结合的方式对循环流化床的颗粒相
体积分数、轴径向速度进行研究,得出适合摆动工况的颗粒相除硫剂参数,以提高实际应
用中柴油机的尾气处理效率。
此次研究阐述了国内外对流化床在相关工业领域的应用现状以及研究趋势,介绍了流
化床的工作原理和将其应用于新型柴油机上的优势。完成了流化床模型的三维建模,创建
摆动程序,以此来模拟非定常工况条件。
根据尾气处理装置的气固两相流工作特性,结合数值仿真模型的适用条件,确立此次
仿真采用欧拉-欧拉“双流体”模型。通过正立条件下仿真结果得出上行床达到流化态的工
作时间,应用动网格的原理实现流化床的整体摆动工况的仿真。对仿真结果进行分析,可
以得出摆动工况对上行床颗粒径向分布均匀性的有影响的结论。为了验证本次仿真研究,
按照仿真模型建立了对照实验。
在之前仿真的基础上,探究颗粒直径对颗粒相径向分布的影响。以颗粒直径为变量建
立四组对照仿真,可以得到,颗粒径向分布均匀性随颗粒自身的尺寸参数变化的趋势。还
通过统计分析各组仿真结果得到,颗粒尺寸对旋风分离器分离效率的影响趋势。
总的来讲,本文借助 fluent 软件对摆动工况的柴油机尾气处理装置进行数值模拟;结
合验证性实验,得出了影响颗粒分布的因素。从而为摆动工况的柴油机尾气除硫剂选取合
理参数提供了依据。

关键词:柴油机;循环流化床;FLUENT;气固两相流;欧拉-欧拉模型;颗粒碰撞

I
西安理工大学硕士学位论文
本研究课题得到了国家自然科学基金“非定常工作条件下流化床内粒子分布的实时测量及
动力学分析(51275409)”的资助。
II
Abstract
Title: PARTICLE DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF THE NEW
DIESEL ENGINE TAIL GAS TREATMENT DEVICE RESEARCH
Major: Vehicle Engineering
Name: Weian REN Signature:
Supervisor: LIU Signature:
Associate ZHAO Signature:

Abstract

Diesel engine tail gas treatment always be a major factor about its production efficiency,
Because of the circulating fluidized bed (CFB) in the reaction efficiency and the heat conduction
efficiency advantages, There is great potential in the field of energy saving and emission
reduction of diesel engine. Under the conditions of unsteady, Particles distribution of
desulfurization agent has a large influence on desulfurization efficiency of diesel engine of
fluidized bed upward bed. Therefore, combining the fluent software simulation and e