柴油車(chē)顆粒物在煙羽流區(qū)成核和凝聚的數(shù)值研究.pdf

1、柴油車(chē)具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，柴油車(chē)排氣污染，尤其是顆粒物排放，是城市大氣污染的主要來(lái)源。以往對(duì)柴油車(chē)顆粒物的研究側(cè)重于顆粒物的質(zhì)量排放，對(duì)顆粒物的數(shù)量濃度和粒徑分布的研究較少。國(guó)內(nèi)外研究指出，柴油車(chē)顆粒物在排氣煙羽流中還會(huì)發(fā)生成核、凝聚、冷凝等一系列理化反應(yīng)，對(duì)顆粒物的數(shù)量濃度和粒徑分布有很大的影響。因此，研究柴油車(chē)顆粒物在排氣煙羽流區(qū)中的數(shù)量濃度和粒徑分布，有助于從整體上認(rèn)識(shí)了解柴油車(chē)排氣中顆粒

2、物，尤其是細(xì)顆粒物對(duì)環(huán)境和人體的危害，從而為顆粒物排放控制措施的確定提供理論依據(jù)。
　　 本文對(duì)柴油車(chē)顆粒物在排氣煙羽流區(qū)中的演化過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，主要通過(guò)兩部分實(shí)現(xiàn)：第一部分是通過(guò)Fluent軟件對(duì)排氣煙羽流的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行流動(dòng)模擬，得到了排氣煙羽流區(qū)中的溫度場(chǎng)、相對(duì)濕度場(chǎng)、CO2相對(duì)濃度場(chǎng)；第二部分是基于二元均相成核理論構(gòu)建煙羽流內(nèi)顆粒物成核模型，基于分子動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建顆粒物增長(zhǎng)過(guò)程中的凝聚和冷凝模型，并通過(guò)Fortran程

3、序以第一部分中模擬得到的流場(chǎng)為初邊值條件，對(duì)排氣煙羽流內(nèi)的顆粒物生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值求解，得到了排氣煙羽流區(qū)中顆粒物的臨界成核直徑、成核速率、數(shù)量濃度和粒徑分布。同時(shí)，還分析了柴油含硫量、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、排氣稀釋率等因素對(duì)顆粒物的臨界成核直徑、成核速率、數(shù)量濃度和粒徑分布的影響。
　　 研究表明，在排氣稀釋冷卻過(guò)程中，二次成核大量增加了超細(xì)顆粒物的數(shù)量濃度，凝聚和冷凝主要使顆粒物進(jìn)行后續(xù)增長(zhǎng)，引起顆粒物的數(shù)量濃度下降和粒徑分布

4、發(fā)生變化。柴油含硫量、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、排氣稀釋率等因素對(duì)顆粒物在排氣煙羽流中的二次成核及后續(xù)增長(zhǎng)有很大影響，不僅直接對(duì)臨界成核直徑和成核速率造成變化，也會(huì)對(duì)后續(xù)凝聚和冷凝過(guò)程中顆粒物的數(shù)量濃度和粒徑分布造成影響。在排氣煙羽流區(qū)中，顆粒物二次成核在排氣管出口附近主要受環(huán)境溫度和相對(duì)濕度共同作用，而在排氣煙羽流區(qū)邊緣主要受排氣稀釋率影響，使得顆粒物在排氣管出口附近和排氣煙羽流區(qū)邊緣的臨界成核直徑相對(duì)較大，而成核速率相對(duì)較低，發(fā)生二次成核