基于Fluent的柴油機排氣系統的流場分析

胡樂樂，李桂銀

（南京理工大學 機械工程學院，江蘇 南京 210094）

0 引言

目前，隨著汽車尾氣排放等空氣污染問題的日趨嚴重，國家對于尾氣排放標準的要求越來越嚴格。我國在2013年7月1日起就柴油車全面實施國Ⅳ標準［1］。現在降低有害氣體的排放，已經不能僅僅依靠機內措施，因此排氣后處理技術和機內凈化措施相結合已經成為未來解決柴油機排放問題的主要技術手段［2］。本文的研究對象為目前非常有應用前景的排氣后處理技術，即選擇性催化還原（SCR）技術的一款催化轉化器。SCR是實現柴油機超低氮氧化物排放最有效的后處理方法之一，目前世界范圍內很多地區已經開始在重型柴油車上應用SCR技術，它能有效地排除發動機尾氣中的氮氧化物，且催化劑對燃油中的硫不敏感，因此具備在中國大規模推廣的良好前景［3］。

1 催化轉化器的幾何模型

發動機排出的廢氣從進氣入口進入，通過催化劑后發生催化反應對尾氣進行凈化處理，將其中的有害氣體轉化為能達到環保要求的無害氣體，最后從排氣口排出。圖1為催化轉化器的結構，催化劑的前端安裝著排氣溫度傳感器，用于監測尾氣的溫度，后端安裝著氮氧化物濃度傳感器，檢測凈化后尾氣中的氮氧化物含量，兩者將檢測到的信號傳送至ECU，從而確定尿素水溶液的噴射量，以達到最佳的尾氣凈化結果。由于催化劑載體的體積已經確定，催化劑載體和錐管在結構上還有35 mm的空間，同時不同的入口錐角對流場有一定的影響［4］。……