湍流通道內(nèi)柴油機(jī)排氣微粒運(yùn)動(dòng)特性的研究.pdf

1、柴油機(jī)排氣采樣裝置、排氣再循環(huán)系統(tǒng)以及排氣后處理裝置中均存在微粒的運(yùn)動(dòng)。微粒在上述裝置中的運(yùn)動(dòng)和沉降對(duì)微粒的測(cè)量、排氣再循環(huán)系統(tǒng)的正常工作以及微粒的凈化捕集具有重要的影響。湍流通道內(nèi)柴油機(jī)排氣微粒運(yùn)動(dòng)特性的研究對(duì)于加深柴油機(jī)微粒在排氣通道中運(yùn)動(dòng)、沉降規(guī)律及其影響因素的理解具有重要的意義。
　　 建立了湍流速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)計(jì)算模型，對(duì)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上，對(duì)近壁處速度梯度和溫度梯度的分布特征進(jìn)行了分析；得到了

2、入口速度和入口溫度對(duì)近壁處速度梯度和溫度梯度的影響規(guī)律。
　　 對(duì)氣固兩相流模型進(jìn)行了分析，確定采用顆粒軌道模型對(duì)柴油機(jī)排氣微粒在湍流通道中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬；對(duì)微粒湍流擴(kuò)散的模擬方法進(jìn)行了分析，確定采用顆粒-渦相互作用模型模擬微粒的湍流擴(kuò)散。對(duì)微粒相運(yùn)動(dòng)數(shù)值求解方法進(jìn)行了分析，確定采用Gear算法對(duì)控制微粒運(yùn)動(dòng)的微分方程組進(jìn)行求解。在上述工作基礎(chǔ)上，建立了隨機(jī)軌道模型和球形微粒運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。對(duì)微粒在流場(chǎng)中受到的曳力、Saff

3、man升力、熱泳力、重力和浮力進(jìn)行了計(jì)算分析，得到了不同粒徑微粒受力的數(shù)量級(jí)關(guān)系；對(duì)球形微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算分析，得到了微粒受力對(duì)微粒運(yùn)動(dòng)軌跡的影響規(guī)律以及粒徑和入口速度對(duì)微粒與流體間滑移速度的影響規(guī)律；對(duì)通道中微粒沉降速度的影響因素進(jìn)行了計(jì)算分析，得到了微粒受力對(duì)微粒沉降速度的影響規(guī)律以及通道入口速度、入口溫度、通道寬度及通道長(zhǎng)度等對(duì)微粒沉降速度的影響規(guī)律。
　　 建立了空間坐標(biāo)系下橢球形微粒的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。在此基礎(chǔ)

4、上，對(duì)橢球形微粒在流場(chǎng)中受到的曳力、升力、熱泳力、重力、浮力以及曳力力矩和布朗力矩等進(jìn)行了計(jì)算與分析，得到了微粒形態(tài)（長(zhǎng)短軸長(zhǎng)比）對(duì)橢球形微粒受力和力矩的影響規(guī)律；對(duì)橢球形微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算與分析，得到了微粒形態(tài)對(duì)近壁處微粒濃度分布及運(yùn)動(dòng)軌跡的影響規(guī)律；對(duì)橢球形微粒的沉降速度進(jìn)行了計(jì)算與分析，得到了微粒形態(tài)對(duì)微粒沉降速度的影響規(guī)律。
　　 論文的研究成果可以為柴油機(jī)排氣微粒沉降控制技術(shù)、微粒捕集凈化技術(shù)等研究提供一定的理論