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柴油机与汽油机相比具有热效率高、燃油经济性好的特点,但是尾气中有害污染物较多。为了满足更高标准的排放法规,除了继续寻求优化燃烧等机内净化措施外,采用颗粒捕集器等后处理方法也已成为有效降低污染物的措施之一。影响颗粒捕集性能的因素有发动机工况和捕集器结构与性能等。在实验研究前,用模拟仿真的方法系统地研究各因素对捕集效率的影响为设计高性能的颗粒捕集器提供有力依据。本文的主要研究工作有以下几个方面:(1)系统地研究了泡沫陶瓷特性及其颗粒过滤机理;设计测试陶瓷性能实验台;实验测得10PPI和25PPI两种规格的泡沫陶瓷的流体动力学性能的各流场参数。(2)设计二维周期性多孔介质模型;并以实验测得的流场参数为边界条件,运用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT进行模拟,验证所设计的多孔介质模型的合理性。(3)建立颗粒轨道模型;运用离散相模型(DPM)模拟计算颗粒在多孔介质中的运动轨迹,并进行追踪、捕集和分析;通过分析流速、颗粒直径、泡沫陶瓷的规格和陶瓷体厚度四种影响因素,进一步追踪研究颗粒的捕集效率。研究表明,相同流动状态和粒径下,25PPI泡沫陶瓷的过滤效率比10PPI的要高,但泡沫陶瓷前后压差也大。(4)优化组合陶瓷体之间的结构,进一步研究提高颗粒捕集效率的结构形式。模拟表明,当泡沫陶瓷体间有间隔时,捕集效率会增大,并且捕集效率随着间隔的增大而增大。本文研究为优化设计颗粒捕集器提供了大量的参考依据,减少了捕集器结构设计的时间,对下一步发动机台架实验研究具有指导作用。