● 摘要
随着排放法规的日趋严格，对柴油机颗粒物的排放提出了更加苛刻的要求。目前提出的各种颗粒后处理方案中，颗粒过滤器被认为是最具前景的设备之一。 本文根据过滤器滤芯截面上孔道的排布特点，提出了一种统计截面上孔道数量的算法，并开发相应的程序，从而可以精确计算任意给定的滤芯的参数。通过该程序，定量地分析了每个参数的变化趋势，各重要参数之间的关系，并讨论了参数的理论取值和实际取值的偏差，以及该偏差随着无量纲直径的变化趋势。当滤芯直径与孔道宽度之比大于80时，各参数的理论取值可以替代实际取值；当小于80时，也可精确计算出误差值。因为目前尚未发现类似研究工作，故本文的该项研究成果具备一定的实际意义。 其次，研究了颗粒过滤器的压力损失组成。该损失由五部分构成，分别为扩张段损失，孔道入口端面突变损失，孔道内部沿程损失，孔道出口端面突变损失和收缩段损失。讨论了各部分损失的权重和计算方法。结果表明，扩张段损失和孔道入口损失以及孔道内部沿程损失占主导地位。研究表明，提高单位体积过滤面积是降低压力的有效措施。 再次，修正并进一步推导过滤器过滤效率表达式。更正了原表达式中有关扩散机理的系数和经验公式，从而提高了该表达式在高温小颗粒情况下的准确程度。此外，通过推导，使该表达式能够直接将过滤器宏观设计参数空速、滤芯过滤面积等与过滤效率建立联系，为过滤器的设计提供更便捷的工具。 最后，通过软件仿真，分析了过滤器内部流场，得到了气相的速度、压力分布，颗粒相的速度、轨迹分布，并讨论了孔道内部颗粒物的沉积过程。结果证明，三角形孔道的滤芯比现行的正方形孔道滤芯具备更高的性能，并提出了一种优化扩张段外壳母线的方法，扩展了研究思路。 关键词：柴油机颗粒过滤器，压力损失，过滤效率，两相流动