炭化微米木纤维滤芯柴油机排放纳米颗粒吸附特性

为了有效净化柴油机排放的纳米级碳烟颗粒(纳米颗粒),以炭化微米木纤维材料制备柴油机尾气微粒捕集器滤芯.分析炭化微米木纤维滤芯及柴油机排放颗粒物特性,并利用巨正则系综蒙特卡罗法(GCEMC)模拟纳米颗粒在炭化微米木纤维活性炭孔中的吸附特征,进而利用柴油机尾气微粒捕集器性能检测试验台对活性炭孔吸附纳米颗粒的蒙特卡罗模拟结果进行验证.结果表明:当柴油机微粒捕集器中尾气温度为470 K,捕集器前部压力由102.5 kPa过渡到125.0 kPa时,炭化微米木纤维滤芯吸附纳米粒子平均数密度的GCEMC模拟结果约为6.28×107cm-3,试验结果约为5.60×107cm-3,模拟结果和试验结果基本一致,该方法可以用来进行炭化微米木纤维滤芯吸附纳米颗粒过程的模拟研究.     

颗粒物在风洞内树枝尺度的小叶黄杨上的沉积

为了估计小叶黄杨对空气中颗粒物的吸附效果,通过搭建风洞试验台,测量了小叶黄杨的一部分枝叶对颗粒物的捕集效率.试验结果表明,随着风速的增大,捕集效率先减小后增大.此外,通过捕集效率与风速可计算出颗粒物沉积速度的试验值.当风速为0.86m/s、颗粒物粒径为1.0μm时,沉积速度vd达到最小值0.85cm/s.依据均质纤维捕集层捕集理论计算出颗粒物沉积速度的理论值,且对比结果发现试验值与理论值比较吻合.     

柴油机微粒捕集器泡沫型滤芯上气流压降特性研究

研究了柴油机微粒捕集器泡沫型多孔介质滤芯上的气流压降特性,提出了一种预测泡沫型多孔介质滤芯气流压降的理论模型.模型将泡沫型滤芯材料复杂的内部孔隙结构简化成规则布置的球形通道,直接以滤芯材料的孔隙率和平均孔隙直径为基本参数,同时考虑了流体流过滤芯时介质骨架表面对其的摩擦阻力作用以及介质骨架在流体中的形状阻力,并给出了描述多孔介质滤芯的压降特性关系式及式中渗透率和惯性项系数的计算方法.研究结果显示,对于壁流式滤芯来说,使用达西公式来描述气流通过过滤介质时的压降具有足够的精度,而通流式滤芯必须考虑气流惯性项的影响,公式对其具有良好的适用性.该文的研究结果可以作为DPF的设计和优化提供理论依据和参考.     

柴油机微粒捕集器加热再生过程的数值模拟

基于车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟的方法对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向的分布规律以及不同再生条件下柴油机微粒捕集器再生过程的规律进行了研究.结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端逐渐升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;提高过滤体初始温度,适当地增大再生气流质量流量、气流含氧量以及微粒沉积量都可加快再生过程,但过大的含氧量和微粒沉积量会造成壁面峰值温度过高,过大的气流质量流量会减慢再生过程.     

树冠对室外颗粒物浓度分布及干沉积速度的影响

采用流体力学软件中的拉格朗日模型对单棵树冠上的颗粒物沉积行为进行微观尺度的模拟分析,获得颗粒物在树冠内部及周围的浓度分布,分析了树冠结构参数即叶面积指数、颗粒物直径及入口风速对树冠上颗粒物干沉积速度的影响。模拟结果表明,树冠对颗粒物捕集的干沉积速度,随叶面积指数、入口风速的增大而逐渐增大,随颗粒物直径的增大呈先减小后增大的趋势,并在颗粒物直径为1μm时达到最小值。树冠对颗粒物的干沉积速度模拟值与文献基本吻合。     

柴油机颗粒捕集器捕集效率的数值模拟及试验验证

为研发高过滤效率的颗粒捕集器,通过填充床捕集理论建立其综合捕集效率的数学模型,并利用Matlab和试验对所建立的数学模型进行验证.结果表明:在整个微粒捕集过程中,布朗扩散起主导作用,减小排气流量和提高排气温度均能提高布朗扩散捕集系数和综合捕集系数,而排气流量和排气温度对直接拦截捕集机理的影响不大;当微粒粒径小于100 nm时,布朗扩散捕集机理起主导作用,综合捕集系数随微粒粒径的减小而迅速增加,数值与布朗扩散捕集系数相差不大;当微粒粒径大于100 nm时,直接拦截捕集机理作用增强,综合捕集系数随微粒粒径的增大而减小缓慢,数值大于布朗扩散捕集系数,但仍较小;当微粒粒径为100~500 nm时,由于各种捕集机理相互竞争,综合捕集系数出现最小值.     

部分流颗粒捕集器效率及对发动机性能的影响

颗粒捕集技术是降低柴油机颗粒物排放的最有效的手段之一,但是加装部分流颗粒捕集器后会对柴油机的性能产生一定影响。本试验在发动机台架上进行了柴油机的欧洲稳态循环（ESC）测试,随着捕集器内沉积颗粒物的增多,分析了捕集效率对柴油机排气背压、燃油经济性以及排放特性的影响。试验结果表明：加装部分流颗粒捕集器后柴油机 NOX排放变化不明显,但是随着沉积颗粒物的增多,最终燃油消耗率增加4％左右,排气背压上升约9 kPa。     

DPF孔道内流场及微粒沉积特性的数值模拟

通过Fluent软件建立了柴油机微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)计算模型,运用离散相模型模拟计算了孔道内部气体与微粒的流动,并针对不同壁面渗透率及滤饼层厚度进行了研究.结果表明:沿DPF长度方向,进气孔道内气流速度逐渐降低,排气孔道内气流速度逐渐增大,壁面渗流速度也逐渐增大;渗透率的增大会加剧DPF孔道内速度的变化,同时引起进气孔道内静压下降,但对排气孔道静压影响不大;微粒在DPF孔道内分布具有不均匀性,后端沉积较多而前端较少;随着滤饼层厚度的增加,微粒分布不均匀性逐渐降低,压降受DPF进气流速的影响则逐渐增大.     

爆破烟尘絮凝净化方法

依据胶体脱稳原理 ,利用爆破烟尘气溶胶的特性 ,在工程爆破使用的炸药中添加絮凝剂和发泡助凝剂 ,使爆烟气溶胶中的部分微粒先相互“架桥”絮凝成许多蛛网状胶团 ,又与随后生成的泡沫粘结成捕尘“网”再去捕集其余的微粒 ,在爆烟的内部自发地完成捕尘过程 ,从而取得了较好的除尘净化效果 图 3,表 1 ,参 1 8     

结构参数对柴油机微粒捕集器捕集特性的影响

根据建立的微粒捕集器(DPF)仿真模型,对不同结构参数直径比和孔密度(CPSI)条件下的DPF内部气流流动、微粒捕集过程以及扩口区域内气流流动进行数值模拟,研究了直径比对气流流动均匀性、轴向径向流速分布和微粒分布的影响规律.同时,研究了孔密度对DPF内部流动及捕集效率的影响.结果表明:适当减小直径比能提高DPF内部的流动均匀性,减少微粒在中心轴线处的分布,有助于降低DPF中心轴线处的负荷;小直径比能降低扩口区域内的流速波动,有利于气流与微粒进入DPF内部以及捕集效率的提高;增加孔密度会增加DPF内部流动的阻力,影响流动均匀性,有利于提高捕集效率.     

微米木纤维DPF冷却器结构设计与试验

尾气微粒捕集器技术是目前净化柴油机尾气颗粒物最有效的后处理技术之一。微米木纤维作为捕集器滤芯材料,具有过滤效率高、排气背压小和容尘量多等优点,但不能长时间承受尾气300~400℃的高温,需结合冷却装置使用。本研究分析了风冷却器基管内径、管间距、翅片高度和翅片间距对冷却性能的影响;设计了与Lister Petter AA1柴油机相匹配的管翅式冷却器,并搭建了冷却器性能试验台进行实验验证。结果表明,该管翅式冷却器具有良好的冷却效果,在试验工况下能将尾气温度冷却至木纤维滤芯可耐受的220℃以下,同时冷却器的压降也保持在14 k Pa以内。     

生物柴油调合燃料匹配催化型颗粒物捕集器的排放与再生性能研究

以一台非道路增压中冷共轨柴油机为试验对象,将K_0.2-Ce_0.5Mn_0.5O₂催化剂涂覆于柴油机颗粒物捕集器（DPF）的堇青石过滤体上,探究柴油机催化型颗粒物捕集器（CDPF）对生物柴油调合燃料燃烧污染物排放的影响规律,并开展了CDPF碳烟加载与再生特性的试验研究。试验结果表明,CDPF能够明显降低纯柴油和生物柴油调合燃料的碳烟和气态污染物排放,且对调合燃料的排放物降低效果更显著;CDPF负载催化剂对柴油机气体排放的改善效果受负荷影响较大,在标定工况下两种测试燃油NO_x排放较空白DPF时分别降低17.1%和24.3%,HCHO排放分别降低35.1%和43.6%,CH₃CHO排放分别降低28.4%和29.9%;DPF与CDPF两者对碳烟的捕集过程均包括深床捕集阶段、过渡阶段和滤饼层捕集三个阶段,碳烟加载过程中CDPF前后压差的升高速率明显低于DPF;与纯柴油相比,柴油机燃用生物柴油调合燃料时CDPF的前后压差升高速率有所降低,再生平衡温度向低温区间偏移,有利...     

下击暴流作用下不同深宽比的高层建筑风荷载

为研究下击暴流作用下高层建筑的风荷载特性,采用冲击射流装置对5种不同深宽比的高层建筑模型进行测压试验,分析了深宽比和径向距离对模型局部和整体风荷载的影响.结果表明:层阻力系数沿高度方向呈下大上小的分布特征,最大层阻力系数出现在0.25H(H为建筑高度)左右,层脉动升力系数沿高度变化较为平缓;随深宽比的增大,层平均阻力系数略有减小,层脉动升力系数显著增大,模型整体的平均阻力系数和顺风向弯矩系数略有减小,整体的脉动升力系数及横风向弯矩系数明显增大;随径向距离的增大,层平均阻力系数迅速减小,层脉动阻力系数和脉动升力系数先增大后减小,模型整体的平均阻力系数和弯矩系数迅速减小,整体的脉动阻力及升力系数先增大后减小.     

柴油机颗粒捕集器中流场的三维数值研究

柴油机颗粒捕集器是能够有效减少颗粒物排放的装置,而颗粒捕集效率很大程度取决于其内部的气流分布.基于体积平均法建立了捕集器内的三维流体模型,并对流场分布进行分析.在六种入口轴向速度下,研究了进排气通道的平均轴向速度以及多孔壁面的平均渗流速度特点.结果表明:进气通道的平均速度非线性减小,排气通道平均速度非线性增大,交叉点之...     

炭化微米木纤维微粒捕集器滤芯炭化过程研究

炭化过程是制备炭化微米木纤维微粒捕集器滤芯工艺中的关键环节,对环境、温度、加热均匀性等方面有严格的要求.通过对微波加热理论的深入研究,将微波技术应用于炭化过程,结合实际工艺需求,设计出小型微波炭化装置用于制备该滤芯.详细介绍了装置中谐振腔的材料与尺寸的选择、核心器件的选用、无氧保护的实现等关键技术问题,并对以针叶松为原料制成的木纤维滤芯进行炭化实验.实验结果表明:该装置可有效提高木纤维滤芯炭化的可靠性,极大提高滤芯制备的效率和质量.     

双流道污水泵内非定常径向力特性研究

为研究双流道污水泵叶轮径向力非定常特性,采用Mixture多相流模型对泵内固液两相流进行了非定常数值计算,研究了运行工况、颗粒物性和叶轮外径等参数对泵径向力的影响,并进行了试验验证.结果表明:各参数方案下径向力基本呈椭圆形分布;随流量增大,平均径向力峰值、径向力及其波动幅度均先减小后增大,径向力矢量中心从坐标系第二象限向第四象限移动;颗粒体积分数一定时选择合适的输送粒径,或粒径一定时选择合适的输送浓度,都能减小径向力,且相比清水工况径向力最大均可减小5.8%;随叶轮外径增大,径向力峰值及径向力变化幅度清水时均逐渐变小,而加入颗粒后则先减小后增大;各外径下径向力在原点附近分布较集中,而在远离原点的第四象限内分布较稀疏.     

基于添加剂和喷油助燃的柴油机DPF再生技术研究

本文提出了基于喷油助燃的柴油机微粒捕集器再生技术,在柴油中加入一定的添加剂,降低了柴油机颗粒的起燃温度,在微粒捕集器前端进口布置喷油器喷油,提高废气的排气温度,从而使捕集器的微粒达到起燃温度燃烧以完成再生。以YN4100QB-1A柴油机为研究对象,对不同的柴油进行了相关的试验研究,证实了喷油助燃再生系统的可靠性,适合我国高S柴油的国情;添加剂对加快再生过程的颗粒燃烧速度,缩短再生过程所用时间有一定的作用。     

微粒捕集器分区域微波再生过程功率优化

建立微粒捕集器分区域微波再生模型,并对该模型进行验证;采用正交试验设计方法提取微粒捕集器分区域微波再生平衡过程的关键参数(孔隙率、再生时间、电机旋转角、排气温度、氧流量等),利用分区域微波再生模型对再生过程中的再生效率、功率消耗进行四水平正交模拟计算,得到各关键参数对微粒捕集器分区域微波再生过程中再生效率和微波功率消耗的影响规律,确定再生过程的最优参数组合。研究结果表明:当再生时间由7.5 min减至3.0 min时,再生过程中功率消耗的最大值增大2.1倍;当孔隙率为0.6,再生时间为7.5 min,电机旋转角为30°,排气温度为500℃,氧流量为0.1 kg/s时,再生效率提高9.8%,功率消耗的平均值降低28%。     

柴油机微粒捕集器微波再生模糊综合评价

为深入研究柴油机微粒捕集器的微波再生机理,基于模糊综合评价法,结合层次分析主观赋权法与熵值赋权法,建立了柴油机微粒捕集器微波再生系统的两级模糊综合评价模型,完成了微波功率、微粒沉积量、排气温度、排气氧含量、排气质量流量对再生效率、再生时间、再生峰值温度及再生性能权重的定量分析,并得到了各因素取不同值时的再生性能评价结果.研究表明:排气温度对再生效率与再生时间的影响最大,权重分别为0.470 1与0.536 1;微粒沉积量对再生峰值温度的影响最大,权重为0.424 4;再生效率在再生性能中所占权重最大,为0.6162.     

过滤体结构对柴油机微粒捕集器加热再生过程影响的数值研究

针对车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟方法,对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向分布以及过滤体结构参数对再生过程的影响规律进行数值研究。结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端依次升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;较小的过滤体壁面厚度会增加过滤体前端的再生时间,缩短后端的再生时间;较小的过滤体长度及较大的过滤体孔道宽度都可使整个过滤体的再生时间缩短。研究结果可为微粒捕集器再生过程的优化提供重要的理论指导。