摘 要:汽车尾气是当今社会大气污染的主要污染来源之一，PM和NOx是柴油汽车尾气的主要污染物，如何同时降低这两种尾气成分的含量，达到日益严峻的排放水平的要求，是当今世界柴油机技术的难点和研究热点。

SCR技术作为汽车尾气后处理技术中效果显著的处理手段，与其他技术相比更加适合中国的燃油含硫的国情，而且更加容易通过技术革新实现不断提出的新的排放标准的要求，是汽车行业重点发展的尾气后处理技术。

SCR技术通过选择性催化还原反应降低尾气中NOx的含量，系统中尿素添蓝溶液热分解产生的NH3与NOx反应的转化率受到净化器的结构的影响。为了使SCR反应后的尾气达到排放标准，必须对净化器的流体动力学结构进行优化设计，同时，对净化器的声学结构进行分析优化设计，更好地达到消声目的，降低噪声污染。

本文根据课题要求，针对小排量的柴油汽车的发动机排放特点，进行筒式SCR净化器结构设计与流体动力学性能分析，主要开展了以下几个方面的工作：

1.对目前比较先进的后处理技术进行学习，主要对国外能达标EURO- Ⅳ排放所采

用的技术路线进行理论学习，针对筒式SCR净化器的结构特点要求，进行整体方案规划。

2.对目前尾气净化器的流体动力学性能分析的计算机数值模拟技术进行学习，主要学习了运用AVL流体动力学分析软件进行流体动力性能分析的方法。

3.分析了净化器的结构因素和非结构因素对净化器的流体动力学特性和消声特性的影响，对净化器进行了流体动力学结构设计和消声器结构设计。

4.对设计的净化器的流体动力性进行了流体仿真分析，并对净化器的消声性能进行一定的分析。

关键字：尾气排放；SCR ；净化器；流体动力学CFD ；压力损失

 

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 选题来源及目的-1

1.2 SCR技术原理及国内外现状-3

1.3 催化净化器的国内外研究现状-6

1.4 本课题技术要求及问题分析-7

1.4 本课题的拟采用的设计方法和技术路线-8

第2章 净化器流体动力学性能和声学性能分析-9

2.1 净化器流体动力学性能评定-9

2.1.1流动均匀性（均匀性系数）-9

2.1.2压力衰减（背压）-9

2.1.2.1半经验公式法计算结构造成的压力损失-9

2.1.2.2 CFD计算结构造成的压力损失-11

2.1.3净化器催化剂载体周向温度梯度-12

2.2净化器流体动力学性能影响因素-13

2.2.1 内插管对流体动力学性能的影响-13

2.2.2挡板位置对流动特性的影响-14

2.2.3其他非穿孔结构的流体动力学性能影响-14

2.2.4穿孔结构的压力损失特点分析-16

2．2．4．1 穿孔率对压力损失的影响-16

2．2．4．2 膨胀腔长度和入口流速对压力损失的影响-17

2.2.5 横流穿孔结构压力损失研究-18

2．2．5．1 穿孔率对压力损失的影响-18

2．2．5．2膨胀腔长度和入口流速对压力损失的影响-19

2．2．5．3穿孔直径对压力损失的影响.-20

2.2.6 温度对净化器压力的影响-20

2.2.7 载体对净化器的流体动力性能的影响-21

2.3消声器声学性能分析-22

2.3.1 消声器消声性能的设计和优化需要-22

第3章 筒式SCR净化器结构设计-25

3.1研究对象-25

3.2净化器流体动力学结构设计-25

3.2.1 催化剂载体组件结构设计-26

3.2.2 内插管和进出气管设计-27

3．3 消声器主要结构设计-28

3.2.2穿孔管的结构设计-29

第4章 筒式SCR净化器CFD仿真设计-31

4．1  SCR催化净化器的模型准备-31

4．2  SCR催化净化器的网格划分-32

4．3  SCR催化净化器的边界条件-33

4．4 SCR催化净化器仿真结果分析-34

4.4.1净化器速度场分析-34

4.4.2净化器压力分布分析-35

4.4.3净化器温度分布和其他分布-38

第5章 SCR净化器噪声研究-41

5．1  排气噪声的产生及特点分析-41

5．2  SCR净化器的声学性能-41

5．3  SCR净化器的声学性能计算-42

5.3.1传递矩阵法-42

5.3.2 有限元法-45

第6章 结论与展望-47

致  谢-49

参考文献-51