DPF内灰塞分布对颗粒捕集特性的影响

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.03.011

摘要/Abstract

摘要：

为研究柴油机颗粒捕集器（DPF）内由积灰形成的灰塞对颗粒（PM）捕集特性的影响，构建DPF孔道及灰塞的CFD模型，采用连续相耦合离散相方法，研究灰塞的堵塞比、长度、位置、数量对DPF孔道内的流场及PM捕集特性的影响。结果表明：对于DPF孔道内的气流运动而言，灰塞的位置和堵塞比对压降的贡献大于数量和长度，尤其是第1个灰塞的分布位置对压降具有决定性作用。灰塞会改变DPF内PM的沉积模式，受“突扩效应”影响在灰塞出口端的回流区会加剧PM分布的不均匀性。孔道内灰塞分布前移，会使PM的沉积不均匀，随灰塞分布后移，PM沉积逐渐前移且分布更均匀。

关键词: 颗粒捕集器, 积灰, 灰塞, 分布, 流场, 颗粒

Abstract:

In order to study the influence of ash plug formed by ash deposition in diesel particulate filter （DPF） on the trapping characteristics of particulate matter （PM）， a CFD model of DPF channel and ash plug is constructed. The continuous phase coupling discrete phase method is used to study the influence of the blockage ratio， length， position and number of ash plugs on the flow field and PM trapping characteristics in DPF channel. The results show that for the airflow movement in the DPF channel， the position and blockage ratio of the ash plug contribute more to the pressure drop than the number and length， especially the distribution position of the first ash plug plays a decisive role in the pressure drop. The ash plug will change the deposition pattern of PM in the DPF， aggravating the uneven distribution of PM in the recirculation zone at the outlet of the ash plug due to the sudden expansion effect. When the distribution of ash plug in the channel moves forward， the deposition of PM will be uneven. With the distribution of ash plug moving backward， the deposition of PM gradually moves forward and the distribution is more uniform.

Key words: diesel particulate filter, ash deposition, ash plug, distribution, flow field, particle

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参考文献 21

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方案	1	2	3	4
堵塞比/%	25 50 75	50	50	50
长度/mm	30	30 40 50	30	30
位置	孔道中段	孔道中段	孔道前段孔道中段孔道后段	孔道中段
数量/个	1	1	1	1 2 3

发动机指标	技术参数
发动机型号	D30
缸径×行程/mm	95×105
排量/L	2.977
发动机型式	4缸直列、增压中冷、高压共轨燃油喷射
额定功率/kW	110（3 200 r·min^-1）
最大转矩/（N·m）	400（1 600~2 600 r·min^-1）

指标	技术参数
孔道宽度/mm	1.4
孔道长度/mm	254
孔隙率/%	0.5
壁面渗透率/m²	1.84×10^-13
多孔介质壁厚/mm	0.36
入口速度/（m·s^-1）	26.5
灰塞孔隙率/%	0.85
灰塞渗透率/m²	7.4×10^-14
颗粒直径/mm	0.001

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