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柴油机尾气中的污染物会对环境和人体造成损害,随着柴油机排放标准日益严格,对后处理系统的性能要求越来越高。本文基于计算流体动力学,仿真研究了一款集成DOC（Diesel Oxidation Catalyst,柴油机氧化催化器）+DPF（Diesel Particulate Filter,柴油机颗粒捕集器）+SCR（Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原技术）的紧凑型后处理系统的工作性能。分析后处理系统中的气流运动过程、尿素溶液雾化过程及催化器的工作过程,选择合适的仿真模型及边界条件,搭建了三维数值模型。通过试验数据校验了模型的准确性,可用于后续仿真研究。研究了尿素分解率、SCR催化器中NOX转化效率随柴油机废气温度上升的变化规律。提出了评价后处理系统性能的三个重要指标。仿真研究了尿素喷嘴位置、喷孔数目、喷射方向及喷孔孔径对尿素喷射雾化混合过程的影响,包括液膜分布及厚度、SCR催化器入口截面的NH3分布均匀性、尿素分解率及NOX转化效率,并提出了优化方案。喷嘴位置选择5个顺气流方向喷射点与2个逆气流方向喷射点,研究结果表面,增大尿素喷嘴与SCR入口的距离或采用反向喷射均能有效提高NH3均匀性,c点和f点是整体性能较好的尿素喷嘴安装位置。研究了喷孔数目分别为单孔、4孔、6孔、8孔时的喷射雾化混合过程,结果表明喷嘴位置在c点时采用6孔喷射最佳,NOX转化效率达到了88.6%;喷嘴位置在f点时增大喷孔数目不能改善后处理系统性能。研究了尿素喷射方向与气流夹角分别为0°、15°、30°、45°时的喷射雾化混合过程,15°喷射时NH3均匀性最好,达到了0.973,0°喷射时综合性能最好。研究了喷孔孔径分别为0.4mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm时的喷射雾化混合过程,结果表明孔径为0.5mm时尿素分解率和NOX转化效率最高。安装在c点孔径为0.5mm的6孔尿素喷嘴顺气流喷射是最佳喷射方案。设计了三种构型混合器,其中栅条混合器的混合性能较差,但叶片混合器与格栅混合器可以增多流场内的涡流与旋流,同时具有较小的压降,且NOX转化效率较高,分别达到了89.6%和89.1%。对叶片混合器与格栅混合器的结构和安装位置进一步仿真研究,结果表明,安装在位置2的45°叶片混合器和安装在位置3的30°叶片混合器能提高NH3均匀性,更适用于氨氮比>1的喷射方案;格栅混合器安装在初始位置,挡板角度为30°时工作性能最好。