尿素SCR催化器的数值模拟

针对不同封装结构的尿素SCR催化器建立了三维模型,并利用CFD技术对催化器内部的速度场和压力场进行了模拟研究。研究发现,催化器初始封装方案的压力损失不能满足预期要求;将催化器封装结构调整后,其压力损失能够满足设计要求。     

柴油机SCR系统混合器优化设计与仿真分析

针对国六轻型柴油机混合器存在的NH₃均匀性问题,通过计算流体力学(CFD)对SCR系统内NH₃分布进行仿真研究,设计NH₃分布测试试验对仿真模型进行验证,优化设计混合器结构,研究了不同混合器方案对流场结构、SCR前端面NH₃均匀性和系统背压的影响。结果显示:仿真模型计算的NH₃分布与试验分布趋势具有较强的一致性;优化后的混合器B2方案NH₃均匀性可以达到0.97,远高于原混合器的0.88,同时背压由22.3 kPa降低到19.2 kPa;混合器多孔板从加强气流扰动和增加微小尿素液滴碰壁两个方面提升NH₃的均匀性;B3方案作为对照表明,与混合器不适用的多孔板会导致NH₃均匀性降低。     

柴油机缸内冷却液流动的数值模拟

利用三维CAD软件Pro/E对6缸柴油机冷却水套建立模型,然后对其进行网格划分,用CFD商用软件Fluent进行模拟计算,得到整机冷却水套内冷却液速度分布、压力损失以及各缸流量分布等信息,计算结果用于指导冷却水套结构的优化设计。     

汽车底部复杂流场数值模拟

针对汽车底部流场研究的困难，提炼物理数学模型，发展相应数值计算方法；对长安微型汽车外部复杂三维流场进行求解，计算风阻值与道路试验结果符合较好。在此数值计算结果基础上，对汽车底部复杂流场结构进行分析和研究。     

柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化

以计算流体力学(CFD)技术理论为基础,利用三维数值模拟软件AVL-Fire分析新型6160船用柴油机螺旋进气道,得到缸内的流量系数、涡流比以及流场特性云图.通过三维建模软件CATIA将原气道不足之处改进优化,对改进后的螺旋进气道进行稳态和瞬态模拟分析与评价,结果表明:优化后的螺旋气道进气性能提高15%左右,涡流产生能力提高20%左右.     

新七道梁隧道通风系统局部数值仿真模拟研究

本文通过采用计算流体动力学软件CFDesign。对高海拔区新七道梁特长公路隧道通风系统进行局部数值仿真模拟研究。根据隧道近远期交通量不同，采用在风道内平行布置两台轴流风机向隧道送风的方案，确定在近期，单台轴流风机提供的风量可满足近期交通量对隧道需风量要求，并确定单台轴流风机与通风道连接方案。     

柴油机SCR系统NOx转化率影响因素的研究

利用计算流体动力学的方法对柴油机SCR尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行了数值模拟,结合SCR台架试验,探究了氨氮比、温度、空速和喷嘴安装位置对NO转化率的影响。结果表明:当氨氮比在0.6~2.0时,NO转化率随氨氮比的升高呈先升后降趋势,氨氮比为1.2时的NO转化率较高;当催化剂温度在300~500℃时,NO转化率随温度的升高呈先升高后趋于稳定的变化趋势,温度达450℃时基本稳定;空速在13 000~21 000h-1时,NO转化率随空速升高逐渐降低;随着喷嘴与催化剂距离的增加,NO转化率逐渐增加,当喷嘴与催化剂距离大于450mm时,NO转化率逐渐趋于稳定。     

轿车外流场的二维数值模拟

本文采用计算流体动力不方法数值求解Ｎ－Ｓ方程，模拟了轿车外流场，计算结果与风洞试验结果基本一致。     

高铁连续梁桥龙卷风荷载数值模拟

为探明高铁连续梁桥龙卷风荷载特征,采用计算流体动力学手段,开展了高铁连续梁桥龙卷风荷载数值模拟研究.首先,以Ward型龙卷风发生装置为物理原型,按照原理相仿和等效替代的原则建立了相应的数值模型.然后,基于上述模型开展龙卷风场数值模拟,并与文献提供的风洞试验结果进行对比,验证了数值龙卷风场的准确性.在此基础上,以某大跨度...     

有尾翼轿车外流场数值模拟

应用RNG κ-ε湍流模型对国产某型号轿车车身进行了外围流场数值模拟，针对高速条件下轿车尾部升力随之增加、操纵稳定性下降的特点，设计了一阶和二阶尾翼。仿真结果表明，增加尾翼后，轿车尾部的升力明显降低，从而提高了轿车高速行驶条件下的操纵稳定性。研究结果为轿车车身设计和轿车改装提供了理论支持。     

柴油机Urea-SCR系统建模与仿真研究

分别建立了基于GT-Power软件的目标发动机模型和尿素SCR一维催化器模型,依据搭建的试验装置,验证了模型的有效性。在十三工况中,排气流量和排气温度的最大误差分别为4.13%和8.3%。在SCR催化器模型验证中,模拟值与试验值趋势一致,吻合较好。将上述模型耦合,对柴油机尿素SCR系统进行模拟分析。模拟结果表明:催化剂温度分布沿排气流向基本呈线性分布;选择催化还原反应主要集中在催化剂的入口段;催化剂的催化效能利用率与催化剂表面NH3覆盖度密切相关,随排气流向下降,提高催化剂的NH3吸附能力可以显著提高催化剂的转化效能。模拟结果可以用于柴油机尿素SCR系统控制策略的制定和SCR催化器的设计与定型。     

SCR 催化器内浓度场影响因素的仿真研究

为提高 NO x 的转化效率,研究了温度、空速、氨氮比和 NO 与 NO2的摩尔比对 SCR 催化器内浓度场的影响。试验验证了 SCR 化学反应模型,将准确的化学反应动力学参数输入到 Fire 软件并建立 SCR 催化器模型,计算分析 SCR催化器内组分浓度场的影响因素。得出以下结论：温度越高,NH3和 HCNO 的浓度越高;流体涡流为喷雾液滴蒸发和热解提供了有利条件;空速太大,NO 的转化效率会降低;当氨氮比为1时,理论上 NO x 的转化效率达到最高;当氨氮比小于1时,NO x 转化效率随氨氮比的升高而升高,但在接近1时候产生氨滑移;当氨氮比大于1时,NO x 转化效率变化不大但会产生大量氨滑移。因此最佳的氨氮比应是在保证较小的氨滑移的前提下尽可能提高 NO x 转化效率。     

SCR 反应物理化学过程模型及验证

针对柴油机选择性催化还原（SCR）脱硝技术,建立了零维 SCR 反应器数学模型,并利用 VC ＋＋编写了仿真计算软件。通过小样台架试验测试了钒基催化剂在不同温度、空速、含氧量、NO2与 NO x 的摩尔比以及氨氮比条件下的 NO x 转化率,并与计算结果进行对比。结果表明,模型计算值与试验结果具有很好的一致性,低温条件下,空速越低,NO2与 NO x 的摩尔比越大,NO x 的转化率越高。     

柴油机后处理系统一维数值模拟

以准稳态流动的压力损失方程与传热方程为计算依据,将过滤体看成是一维单通道流动管道的集合,建立了DPF一维流动模型,模拟过滤体;以BJ493ZQ3发动机为试验用发动机,建立发动机模型,将DPF模型连接在发动机排气管尾端,集合为系统整体模型,模拟系统排气阻力。计算与试验结果都表明,固定转速,低负荷时,系统排气阻力与负荷近似呈线性关系,高负荷时,二者近似呈二次曲线关系。计算给出了柴油机加装壁流式碳化硅DPF在实际不同运行条件下的排气背压MAP图,用来标定控制器,同时为DPF的再生控制策略提供了依据。     

车用Urea-SCR系统结构参数优化研究

为了对柴油机SCR系统喷射区和催化转化区进行优化,采用AVL Fire软件对某型号柴油机SCR系统进行了三维建模。分别对比了尿素喷嘴喷孔数、催化器结构型式及转向型催化器内扩散器的几何参数对SCR系统转化效率的影响。研究表明,最佳尿素喷孔数为4~6个,当使用转向型催化器并且扩散器处开孔区域角度在180°~270°之间时能达到最佳的优化效果。     

基于数值模拟的木拱廊桥洪水响应分析

近年来,木拱廊桥抗洪防灾方面的研究多基于水毁案例的经验总结来提出宏观维护策略,缺乏对于洪水荷载与廊桥结构受力的量化分析。因此,提出了基于计算流体动力学(CFD)与有限元方法的木拱廊桥抗洪安全性能分析方法,研究不同洪水频率下的荷载分布规律,并对桥体拱架的洪水响应及结构安全进行量化评估,为木拱廊桥预防洪水和安全监控提供参考依据。结果表明:受洪水荷载的作用,杆件上的水平力沿水深方向呈线性分布,竖向力呈均匀分布;主拱结构产生形变,迎水面向河内挤压,背水面向两岸拉伸,上部结构朝水流方向倾斜;主拱上背水面的端平苗受拉力作用,易脱开节点导致桥面塌落,基础的摩擦系数和土体抗剪性能决定了支座的稳定,是影响廊桥整体结构抗洪安全性能的关键因素。     

柴油机尿素 SCR 反应特性的试验研究

利用可独立控制尿素喷射量的SCR系统,通过柴油机台架试验,研究了钒基催化剂温度和空速对SCR催化还原反应NOx 转化效率和反应速率的影响,以及尿素喷嘴安装位置对转化效率的影响。结果表明：NOx 转化率随着氨氮比（NH3与NOx 物质的量之比）的升高而逐渐升高,由于尿素水解和热解不完全等因素,氨氮比上升到2时NOx 转化率才可达到最大;NOx 转化率随着催化剂温度升高而升高,到400℃时基本趋于稳定,NOx 转化率随空速升高略有下降;SCR反应速率随温度的升高而升高,随空速的变化不明显;相同氨氮比时,尿素喷嘴与催化剂的距离增加,有利于NOx 转化率的升高。     

柴油机尿素SCR氨分布均匀性的试验与模拟优化

在发动机排气温度300℃、排气流量400kg/h的条件下,测量了尿素SCR催化剂载体前端面的NH3浓度分布。测试结果表明:载体前端面NH3浓度分布均匀性较差,NH3浓度最大值约是最小值的6倍,试验NH3分布均匀性指数仅为0.791。为了提高NH3的分布均匀性,采用CFD软件建立了该SCR系统的流动以及尿素水溶液的喷雾、热解和水解反应等模型,并研究了混合器对NH3浓度分布的影响。模拟结果表明:尿素水溶液喷射后,部分液滴发生撞壁,在排气管直管段大部分液滴集中沿管壁方向运动,进入进口多孔管后液滴分散开,但整体液滴分布不均匀。安装混合器能够使NH3分布均匀性指数和NOx转化效率提高约10%。     

面向控制的SCR催化转化器温度模型

为了建立面向控制的SCR催化器温度模型,根据能量守恒和质量守恒方程并考虑热平衡中所涉及的换热过程不同,建立了4种SCR催化器温度的数学模型,并利用Matlab/Simulink构建图形化的计算模型。采用柴油机欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)条件下的台架实测数据对模型进行检验,基于最大离散程度、拟合度和计算时间3个指标对模型进行评价和比较。结果表明,考虑催化器与废气和周围环境对流换热的温度模型具有良好的预测精度和实时性,更适合用于SCR控制策略。