● 摘要
为了满足日益严厉的排放法规，DOC不仅要转化效率高、使用寿命长，而且要求内部流动均匀性好、压力损失小，因此对DOC的流场进行研究与分析成为开发DOC的重要内容之一。本文在对DOC内部流动影响因素进行理论分析的基础上，建立了DOC内部气体流动的二维数学模型，利用FLUENT对其进行了数值模拟，在验证模型有效性的基础上，分别对扩张管角度、收缩管角度、载体长度、载体位置以及气体流速对DOC内部流场的影响规律进行了研究。载体是DOC的重要组成部分之一，本文还分析了DOC载体结构参数对开口率δ、几何表面积SG和有效孔数百分比θ等的影响。最后，以数值模拟及计算分析的结果为指导，本文针对EQ6BT114型柴油机进行了与其匹配的DOC的结构优化设计，并提出了增强型入口扩张管与斜式入口扩张管两种结构优化方案。研究结果表明，排气流速对DOC流动特性影响非常明显，考虑到DOC内的流动特性及整体尺寸，采用40°到60°之间的扩张管最为合适；收缩管对内部流动的影响较小，设计时可以适当增大其角度以节省安装空间；在安装载体时，可以让载体前端有一定的空腔，这样有利于气体流动；载体长度也会影响流动特性，设计时需综合考虑。正三边形孔、正方形孔和正六边形孔三种DOC载体的水力直径dh、开口率δ、几何表面积SG可以用同一个孔间距d与壁厚hw的函数式表示；SG随着壁厚hw的增加而减小，δ随着径厚比β的增加而增大；当孔间距保持一定时，圆形截面载体的有效孔数百分比随着D/d的增加而增加。采用合适的增强型入口扩张管和斜式入口扩张管能够不同程度的改善DOC内部流场的分布。