柴油机SCR仿真分析
柴油机Urea-SCR催化器优化设计及仿真研究
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－５４４６．２０１９．０１．００８ 网络出版时间：２０１９－３－２９１３：５９ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６４２．ＴＨ．２０１９０３２９．１３５６．０１６．ｈｔｍｌ
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅＵｒｅａ－ＳＣＲ Ｃａｔａｌｙｓｔ
ＺＨＡＮＧＬｉｂｉｎ１，ＬＩＵＳｈｕａｉ１，ＬＩＹａｎ２
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅａｎｄＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＤａｎｆｏｓｓＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ（Ｊｉａｎｇｓｕ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０００，Ｃｈｉｎａ）
引 言
机动车尾气随着其保有量的增长在大气污染中 占据着较高的比重。动力性、经济性好是柴油机被 广泛使用 的 原 因，但 是 ＮＯｘ 和 颗 粒 的 排 放 比 较 严 重［１－３］。ＳＣＲ催化器是 ＳＣＲ系统的重要组成部分，
它的结构对 ＳＣＲ系统的处理性能起决定作用。优 化 ＳＣＲ催化器结构，尿素溶液的雾化效果可以得到 提升，促进尿素溶液在催化器中均匀分布，提高进入 催化器前端面的混合气均匀性［４－６］。
３５
了大量 研 究。Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｂｅｄｉｃｋ等 人［７］设 计 和 测 试 ＳＣＲ系统中尿素喷射系统，实现对喷射的单独控制。 韩中大学的 Ｓｏｏ－ＪｉｎＪｅｏｎｇ等人［８］建立了尿素水溶 液喷射的流体力学模型，对比分析了喷射位置、喷射 数量和雾 化 锥 角 等 因 素 对 ＮＯｘ 转 化 效 率 的 影 响。 大连海事大学的李世用等人［９］模拟计算 ＳＣＲ反应 过程，设计了适用于 ＭＡＮＢ＆Ｗ ６Ｓ５０ＭＣ－Ｃ船用柴 油机 ＳＣＲ系统的催化反应器结构，利用 Ｆｌｕｅｎｔ模拟 不同喷嘴下的反应效果，得到适用于 ＳＣＲ系统的喷 嘴方案。清华大学的帅金石等人 利 ［１０］ 用流体力学 软件研究车用柴油机的 ＳＣＲ系统，模拟了催化反应 器内的排气流动、尿素水溶液喷射雾化、尿素液滴蒸 发、尿素颗 粒 热 解 和 催 化 剂 表 面 化 学 反 应 等 整 个 ＳＣＲ反应过程。
重卡柴油机SCR系统设计及分析开题报告
SCR系统总体布置、管路、零部件设计；传感器、执行器选型设计。需要对系统进行定量分析时，要进行初算，得出技术经济数据的估计值。时间一般为3周
画系统图: 根据上步确定的系统，进行毕业设计的总体设计，如机械系统原理图、控制系统原理框图、软件系统框图等的设计与规划。时间一般为3周。
[5]刘丙善.Urea_SCR排气后处理系统在重型柴油机中的应用［D］.武汉理工大学.2006，（3）:6-10.
[6]李国祥，佟德辉.H2O 和SO2 在NH3 选择性催化还原NOX 过程中的影响［J］.内燃机工程，2008，（3）:56-63.
[7]林克衡.柴油引擎氮氧化物防治技术SCR(urea)系统之介绍［J］.车辆研测资讯，2006，（9）:2-8.
3.1 主要问题及解决问题的思路与方法
a)与所选催化剂有关：适合SCR系统的催化剂主要有Pt、沸石、V2O5-WO3/TiO2，它们的最佳应用温度范围不一样，从而影响对NOx处理的速度。
b)NH3与NOx物质的量的比：不同NH3/NOx比例下NOx的转化率和NH3的滑失量之间有关系，NH3的滑失量最好控制在当NH3/NOx比例为5～10*10-6之间。同时，它与氨气泄露有关。
六、指导教师意见
1．对开题报告的评语
开题报告内容较详细，对毕设任务比较明确，有了初步的设计方案。
2．对开题报告的意见及建议
同意开题！进一步查阅资料，掌握研究方法，按进程安排开展毕业设计。
指导教师（签名）：xxx
2015年4月2日
所在学院审查意见：
符合毕业设计开题要求，同意开题。
负责人签字(盖公章)
SCR系统尿素喷雾特性CFD仿真分析
SCR系统尿素喷雾特性CFD仿真分析编号：SCR系统尿素喷雾CFD仿真分析编制：陆超群校对：审核：一汽解放公司无锡柴油机厂研发部电控开发室新技术组2014年4月1、计算目的评估不同的管路结构对SCR结晶生成风险的影响2、计算内容对六种不同结构的喷嘴管路进行详细的喷雾计算分析，采用相同的计算条件，对比六种方案管路内速度分布、气体温度、湍动能分布，找出结晶产生风险最低的方案。
3、计算过程分析3. 1计算条件计算采用STAR-CCM+8.04软件，操作系统为WindowsXP系统，喷雾模型选用液滴破碎、液滴碰壁及液滴蒸发模型，喷嘴喷射参数基于Bosch公司ETI5.2(3-hole)@9bar。
喷射尿素量186.52mg/s，进口流量391.48Kg/h，进口温度280℃，排气管温度230℃，喷嘴支座温度120℃。
3.2几何模型方案一方案二方案三方案四方案五方案六图1 计算区域几何模型方案一：管径100mm，直管段喷射。
方案二：管径100mm，90度弯管处喷射，支座未深入到管路内部。
方案三：管径100mm，120度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部。
方案四：管径100mm，120度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部，且法兰迎风面开孔开孔。
方案五：管径100mm，90度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部。
方案六：管径100mm，90度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部，且法兰迎风面开孔开孔。
3.3计算结果分析3. 3.1速度分布方案一方案二方案三方案四方案五方案六图2 管路中心截面速度分布方案一方案二方案三方案四方案五方案六图3 喷嘴法兰中心截面速度分布从图2中可以看出方案二、五、六均为90度弯管喷射，喷嘴下端管路内右侧气体流速较高，容易增大此处尿素液滴碰壁的风险，六种方案在喷嘴内均有少量的气体流动。
从图3法兰内流动放大图中可以看出方案一有明显的涡流产生，引起结晶生成的风险较大，方案二喷嘴处有少量的涡流产生，细小的液滴容易被涡流旋转带到法兰顶部，方案三、方案五产生的涡流流速较大，液滴容易被吹至法兰左侧壁面处，方案四、方案六法兰开孔后，明显改善了法兰处的流速分布。
SCR系统尿素喷雾特性影响因素的CFD仿真分析
车
用
发
动
机
Ｎｏ ．１（ Ｓｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２０ ４）
Ｖ ＥＨ Ｉ ＣＬＥ ＥＮ ＧＩ Ｎ Ｅ
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
Ｓ Ｃ Ｒ 系 统 尿 素 喷 雾 特 性 影 响 因素 的 Ｃ Ｆ Ｄ仿 真 分 析
Ｆ ｉ ｒ ｅ 软 件建 立排 气 管 道 的尿 素 喷雾 模 型 ， 并 利用 该 计 算模 型分 别计 算 分 析 了不 同工况 、 尿 素 水溶 液 喷 射压力、 尿 素温 度 及 喷 嘴安 装 角 度 等 喷 射 参 数 对排 气 管 道 内喷 雾 形 态 和 ＮＨ。的 浓 度 场 分 布 的影 响 。
秦 岩 ，张 岩 ，高定 伟。 ，段 景辉 ，张 鹏
（ １ ．吉 林 大 学汽 车动 态模 拟 国 家重 点 实验 室 ，吉 林 长 春
２ ．长城 汽 车股 份 有 限 公 司 ，河 北 保 定
１ ３ ０ ０ ２ ２ ；
０ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：利 用 ＡＶＬ Ｆ ｉ ｒ ｅ三 维 商 用仿 真 软 件 对 ｓ Ｃ Ｒ 系统 尿 素 喷 雾 特 性 的影 响 因素 进 行 了模 拟 计 算 ， 考 察 的 因素
Ｓ Ｃ Ｒ技 术 是 利 用 ＮＨ。或 尿 素 作 为 还 原 性 物
质， 在一 定温 度 和催化 剂作 用下 ， 将 Ｎｏ 还 原 为 Ｎ： 和 Ｈ ０ 的一项 降低 ＮＯ 排放 的措 施 。该 技术 以其
原剂 喷雾 与热 壁 面碰撞 的试 验结果 ［ ４ 对 模 型进行 有
效性验 证 。模 型 验 证 中所 用 的 网格 见 图 １ ， 由 于试 验关 注 的仅是 喷雾 与 热 壁 面 的 碰撞 ， 不 涉 及 到排 气 的流 动及 热交 换 等 ， 因此， 采 用 一 个 长 × 宽 ×高 为
船用柴油机SCR喷射系统结构参数三维仿真与优化
船用柴油机SCR喷射系统结构参数三维仿真与优化付立东;杨奉阳;徐加伟;吴桂涛【摘要】运用FIRE软件完成对6105AZLD型柴油机试验台SCR系统建模,在此基础上,分别从速度场、雾化效果、压力场三方面对仿真计算结果进行分析,验证了模型的合理性.使用控制变量法,针对影响SCR反应的因素,依次分析喷嘴孔数、扩张段长度、喷嘴距催化剂入口截面的距离对SCR系统的影响,以混合均匀度及NOx 转化率为评价标准,选出一组最优的喷射系统结构参数.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)007【总页数】7页(P89-95)【关键词】选择性催化还原;氮氧化物;喷射系统;结构参数;仿真优化【作者】付立东;杨奉阳;徐加伟;吴桂涛【作者单位】大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026;大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026;大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026;大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026【正文语种】中文【中图分类】U664.1210 引言氮氧化物（NOx）作为柴油机有害排放物之一，其带来的环境问题日益受到人们的关注[1]，针对其危害，国际海事组织（IMO）通过MARPOL公约附则VI修正案对船用柴油机氮氧化物排放值分阶段提出了具体要求，其中，第3阶段（Tier III）标准已于2016年正式生效。
选择性催化还原（SCR）技术是满足第3阶段（Tier III）标准最有效的技术之一[2]。
SCR系统仿真分析对SCR系统设计及检验具有重要意义。
本文对6105AZLD型柴油机试验台SCR系统进行建模仿真，从多个角度对仿真结果进行分析，并仿真模拟喷射系统结构参数对SCR系统的影响。
1 SCR系统三维模型的建立使用FIRE ESE后处理模型完成对网格的划分，计算出75%工况下的排气参数及相应尿素喷射量，结合试验台实验结果，完成求解器文件的设置及整个模型的搭建。
首先，基于SCR系统的实际尺寸对SCR系统入口到催化剂入口部分进行绘制，建立SCR系统整体三维模型，使用FIRE软件进行网格划分，生成总数为393 624的全六面体网格。
潍柴国四柴油机SCR技术介绍PPT课件
03
潍柴国四柴油机SCR技术特点
高效SCR催化器
01
02
03
高转化效率
潍柴国四柴油机的SCR催 化器采用了高效催化剂， 确保更快速和更完全的 NOx转化。
耐久性强
经过精心设计和材料选择， SCR催化器具有较长的使 用寿命，减少了维修和更 换的频率。
适应多种工况
无论是在冷启动、热启动 还是高排放工况下，SCR 催化器都能保持良好的性 能。SC Nhomakorabea技术优势
SCR技术具有较高的氮氧化物转化效率，同时对燃油消耗 和发动机动力输出影响较小，是目前降低柴油机尾气中氮 氧化物排放的重要手段之一。
SCR技术应用情况
潍柴国四柴油机已经成功应用SCR技术，并实现了较低的 氮氧化物排放，符合国家排放标准要求，为我国柴油机减 排做出了积极贡献。
对未来发展的展望
精确的尿素喷射系统
精确控制
通过先进的传感器和控制系统，尿素 喷射量得到精确控制，确保与柴油机 排放的NOx完全反应。
防止结晶
易于维护
尿素喷射系统设计简洁，方便日常维 护和清洁。
系统具备防止尿素结晶的功能，确保 尿素喷射系统的可靠性和稳定性。
智能控制策略
实时监测与调整
潍柴国四柴油机的智能控制系统 能够实时监测发动机工况和排放，
根据需要自动调整尿素喷射量和 发动机运行参数。
故障诊断与预防
系统具备故障诊断功能，能够提前 预警潜在问题，提高发动机的可靠 性。
节能与优化
通过智能控制策略，发动机在保证 低排放的同时，也实现了燃油消耗 的优化，提高了经济性。
04
SCR技术在潍柴国四柴油机中的应用
案例
应用场景和效果
柴油机SCR系统喷射雾化及催化转化数值仿真与试验研究的开题报告
柴油机SCR系统喷射雾化及催化转化数值仿真与试验研究的开题报告1. 研究背景尽管现代柴油机的效率和功率已经有了显著的提高，但是其排放物的控制仍然是一个关键的问题。
特别是氮氧化物（NOx）的排放，对于空气质量的污染有着明显的影响。
为了遵守排放法规，许多柴油车辆都采用了选择性催化还原（SCR）系统来控制NOx排放。
但是，如何优化SCR系统的喷射雾化和催化转化也成为了一个挑战。
2. 研究内容本研究的主要目的是通过数值仿真和实验研究，来优化SCR系统的喷射雾化和催化转化效率。
具体研究内容包括：（1）开发适合柴油机SCR系统的数值仿真模型；（2）通过数值仿真分析不同喷射策略对SCR系统催化效率的影响；（3）通过实验研究验证数值仿真结果，并进一步优化喷射策略；（4）分析喷雾粒径和催化剂布置对SCR系统效率的影响。
3. 研究意义本研究的意义在于：（1）优化SCR系统的性能，减少柴油车辆的NOx排放，从而改善空气质量；（2）建立适合柴油机SCR系统的数值仿真模型，为相关领域的进一步研究提供基础；（3）开展实验研究，验证数值仿真结果，并提供实验数据的支持；（4）深入研究SCR系统喷射雾化和催化转化效率对NOx排放的影响，为优化SCR系统提供科学依据。
4. 研究方法本研究所采用的方法包括：（1）建立柴油机SCR系统的数值仿真模型，并使用商业软件进行仿真；（2）通过实验研究验证数值仿真结果，并进行数据分析；（3）分析不同喷射策略和催化剂布置对SCR系统性能的影响；（4）综合数值仿真和实验结果，优化SCR系统的喷射雾化和催化转化效率。
5. 预期结果本研究预计可以得到以下结果：（1）建立适合柴油机SCR系统的数值仿真模型，并通过实验验证和数据分析进行验证；（2）分析不同喷射策略和催化剂布置对SCR系统催化效率的影响；（3）提供优化柴油机SCR系统的方案，以实现更好的抑制NOx排放。
6. 研究计划（1）第一年：开展文献研究、数值仿真模型建立和初步实验；（2）第二年：开展系统分析和实验研究，优化喷射雾化和催化转化效率；（3）第三年：总结分析数据，撰写论文并进行论文答辩。
29_柴油机活塞动力学仿真分析_浙大和江铃_景国玺
柴油机活塞动力学仿真分析景国玺1 郝志勇1 曾小春2 黄晓波2（1.浙江大学车辆工程研究所，杭州，310027； 2.江铃汽车股份有限公司发动机开发部，南昌，330001）摘要摘要：：活塞二阶运动在气缸内产生的敲击，不仅直接关系到活塞在高速运动中产生的噪声大小，而且严重影响活塞与缸套间的油膜厚度，特别是在上止点与下止点换向时，不利于油膜的形成，因而严重影响活塞与缸套间的摩擦。
本文基于A VL Excite Piston and Rings 软件对活塞动力学进行了分析，并对结果进行了评价，为进一步的优化提供了参考依据。
关键词关键词：：活塞，二阶运动 主要软件主要软件：：A VL Excite Piston and Rings ，A VL Boost1 前言活塞是内燃机主要运动件之一，活塞裙部在气缸内起着导向、承受侧推力和传热等作用。
对内燃机来说,活塞与缸套的间隙对整机的性能影响很大，即不能因配缸间隙过大而发生敲缸，导致噪声和振动加剧，也不能因间隙过小而导致发生拉缸。
合理的冷态配缸间隙应保证活塞得到良好的导向，头部不易与缸套接触。
考虑活塞销偏置，活塞在最大爆发压力时刻瞬间过渡圆滑，减少活塞敲击。
目前一般通用方法是通过参考同类机型进行初步设计，然后进行试验，这样不但耗时耗费，而且精度低。
本文通过A VL Excite Piston and Rings 软件对活塞动力学进行分析，考虑不同冷态配缸间隙和偏置等参数，获得一个工作循环内活塞与缸套之间的接触应力及间隙、活塞在缸套中的瞬时运动特性，为优化活塞外轮廓形线提供了理论依据。
2 活塞动力学模型建立活塞动力学分析总体流程如图1所示。
图1 活塞动力学分析总体流程2.1 2.1 热力学仿真热力学仿真热力学仿真本文利用BOOST 模块对某柴油机工作工程进行仿真分析，图2所示为界面模型。
仿真分析工况为标定工况，发动机转速为3600rpm 。
通过试验对boost 模型进行了标定，实测扭矩为201Nm(仿真值为200Nm),功率为75.4KW(仿真值为75.45KW),峰值爆发压力为118bar （仿真值为118.5bar ）。
船用柴油机SCR脱硝技术实验总结
船用柴油机SCR 脱硝技术实验总结船用柴油机SCR脱硝技术实验总结船用柴油机SCR脱硝技术是一种常用的船舶尾气处理技术，通过催化还原反应将废气中的氮氧化物（NOx）转化为无害的氮和水。
下面是一篇关于船用柴油机SCR脱硝技术实验总结的文章。
首先，我们进行了实验前的准备工作。
我们清洗了SCR催化剂的反应器，确保其表面干净并且没有杂质。
同时，我们也检查了SCR系统的运行状态，包括催化剂的损坏情况、氨水喷射器的工作状态等。
接下来，我们选择了一台船用柴油机作为我们的实验对象，并在其废气排放管道上安装了SCR系统。
我们使用了一种高效的催化剂，以确保对废气中的NOx进行有效的转化。
然后，我们开始了实验。
我们首先记录了柴油机的运行数据，包括负载、转速和排气温度等。
然后，我们开启SCR系统，并确保催化剂的温度达到适宜的工作温度。
随后，我们逐渐增加柴油机的负载，观察SCR系统对废气中NOx的减排效果。
我们记录了不同负载下SCR系统的氨逃逸量以及废气中NOx的浓度。
在实验过程中，我们还对SCR系统进行了调整，包括调整氨水的喷射量以及催化剂的工作温度，以优化SCR系统的性能。
最后，我们对实验结果进行了总结和分析。
我们发现，随着柴油机负载的增加，SCR系统的NOx减排效果逐渐增强，并且氨逃逸量逐渐降低。
我们还发现，合理调整SCR系统的工作参数可以进一步提高其脱硝效率。
总的来说，船用柴油机SCR脱硝技术在减少船舶尾气排放中起到了重要作用。
通过实验验证，我们得出了一些关于SCR系统运行参数的经验，为船舶尾气处理提供了一定的参考。
然而，需要进一步的研究和实验来进一步优化SCR系统的性能，并探索更加高效和环保的船舶尾气处理技术。
柴油机Urea-SCR系统控制模型的设计与仿真研究的开题报告
柴油机Urea-SCR系统控制模型的设计与仿真研究的开题报告一、选题背景随着工业化进程的加快，柴油机逐渐成为主流的动力源。
然而，柴油机尾气中的氮氧化物（NOx）对环境和健康造成了严重的影响，因此需要采取措施控制NOx的排放。
尿素选择性催化还原（Urea-SCR）系统是目前应用最广泛的NOx控制技术之一，其基本原理是在柴油机尾气中加入尿素水溶液（AdBlue），并在SCR催化剂上进行还原反应，将NOx转化为无害的氮气和水。
为了实现Urea-SCR系统的高效控制，需要开发一套精确、可靠的控制模型，并通过仿真验证其性能，以确保系统在各种工况下均能正常运行。
本课题旨在设计和仿真一套完整的Urea-SCR系统控制模型，以满足日益增长的柴油机尾气治理需求。
二、研究内容和目标本课题计划完成以下研究内容：1. Urea-SCR系统的组成与基本原理：对SCR反应器、尿素水溶液喷射系统、实时控制系统等组成部分进行分析和介绍，阐述其基本原理和工作机理。
2. Urea-SCR系统控制模型的设计：建立Urea-SCR系统的控制模型，包括NOx浓度、温度、尿素水溶液喷射量等变量的控制策略，为后续仿真提供基础。
3. Urea-SCR系统仿真模型的建立：基于Matlab/Simulink平台，构建Urea-SCR系统仿真模型，并进行各种工况的仿真验证，包括恒速工况、加速踏板工况、升级工况等。
4. Urea-SCR系统控制策略的优化：通过仿真数据分析和优化算法设计，优化Urea-SCR系统的控制策略，实现NOx排放的最小化和燃油消耗的最优化。
本课题的研究目标是实现一套具有较高精度和可靠性的Urea-SCR系统控制模型，为柴油机尾气的治理提供解决方案。
三、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要基于理论分析和仿真验证相结合的思路，流程如下：1. 理论分析阶段：对Urea-SCR系统的组成和基本原理进行理论分析，确定关键控制变量，建立控制模型。
柴油机SCR系统文丘里管摩阻仿真分析与结构优化
柴 油机 Ｓ Ｃ Ｒ系统 文丘 里 管 摩 阻仿 真 分 析 与 结构 优 化
张永栋 谢小鹏 黄
（ １ ． 广东交通职业技术学 院
恒 刘淑平
广东广州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
广东广州 ５ １ ０ ６ ５ ０ ；２ ． 华南理工大学机械 与汽车工程学 院
摘要 ：设计一套柴油机尾气文丘里管 引射净化装置 。为了减少文丘里管的摩擦阻力 ，尽可能降低对柴油机功率和 油耗 的影响 。利用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 对文丘里管压力分布进行模拟分析 ，分析其排气 阻力 ，并优化文丘里管的入 Ｉ ＝ １ 角度和 出口角
ｔ ｕ ｂ ｅ ． ， Ｉ ’ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｈ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｌ ｔ ｅ ｔ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ ｓ ａ ｌ １ １ １ 。 ． ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ Ｖｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｉ ｔ ｕ ｂ ｅ ｐ ｏ ｓ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｎ －
度 。分 析 得 出入 口角 和 出 口角 均 为 １ １ ｏ 时 ，设 计 的文 丘 里管 排 气 阻 力 最 小 。在 不 同转 速 下测 试 加 装 优 化 的 文 丘 里管 对
柴油机油耗、功率的影 响。结果表 明：引射装置具有 良好的吸人性 ，且对柴油机功率和油耗的影响较小 ，平均使柴油
Ｖｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｉ ｔ ｕ ｂ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｂ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｎａ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ， ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｏ ｕ ｔ ｌ ｅ ｔ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｖｅ ｎ ｔ ｕ ｉ ｒ
柴油机SCR尿素沉积物模拟分析
Equipment Manufacturing Technology No.03，20190引言随着排放法规的进一步提升，柴油机的排放面临着越来越严苛的指标。
选择性催化还原（SCR ）技术广泛用于柴油机NOx 排放法规。
当SCR 系统中的尿素水溶液喷入排气系统时，除形成分解生成氨气外，还会生成副产物。
副产物的出现可能会导致氨的泄漏还可能堵塞排气管，从而增加排气背压。
因此在SCR 产品开发的初期，有必要通过模拟来评估SCR的性能和沉积物的风险。
以往研究中，Vahid 等[1]构建了尿素水溶液（UWS ）的液滴多项蒸发模型和尿素热分解的半详细动力学模型，模拟了UWS 蒸发、热解、固相副产物形成的物理化学过程。
Andreas 等[2]通过试验研究利用涂覆有TiO 2的惰性堇青石，构建了SCR 系统包含尿素分解副产物形成和分解的14步反应网络框架。
国内陈悦等[3]忽略了三聚氰酸同系物成分对尿素喷嘴内部沉积物进行了分析与模拟。
以往研究的动力学模型[4]主要基于已有的机理。
这些机理受实验条件的限制存在机理不全的问题。
本文比较全面的构建了尿素分解的沉积物生成机理模型，并利用STAR CCM+软件进行沉积物生成计算研究，并通过模拟对柴油机尿素喷射段沉积物的生成规律进行了初步预测。
1尿素反应机理构建在理想的状态下，尿素分解过程由两步反应组成，即尿素的热解和异氰酸的水解，即尿素分解的总包反应，总包反应见表1。
总包反应过于简单，只涉及到HN 3和HNCO 等基本产物。
尿素分子具有一个C=O ，和两个C-N 的基本构型，如图1所示。
根据化学反应中，键能较低的化学键先解离的原则，尿素达到152℃时，能级较低的碳氮单键C-N 首先断裂，尿素开始分解生成氨气NH 3，生成一个C=N ，产生异氰酸（O=C=NH ）。
之后的分子内的化学键依次断裂，最终形成了如缩二脲、三聚氰酸及其同系物等一系列的产物。
柴油机SCR 尿素沉积物模拟分析段磊磊，莫春兰，黄文君，莫益涛，龙华林（广西大学机械工程学院，广西南宁530004）摘要：构建了14步反应和11种组分的柴油机SCR 尿素喷射系统详细化学反应模型。
基于CAN总线仿真软件的SCR系统半实物仿真验证
基于CAN总线仿真软件的SCR系统半实物仿真验证SCR系统是一种排放控制技术，广泛应用于柴油车辆等领域。
而SCR系统半实物仿真验证则是在实际系统未完全建成或者测试场地不便或者成本过高的情况下，通过软件仿真技术验证系统的可行性和可靠性。
CAN总线仿真软件是一种应用广泛的汽车电子线束仿真软件，可以模拟汽车电子线束的信号传输和通讯过程，也可以模拟车辆各部件的控制和调节过程。
借助CAN总线仿真软件，可以针对SCR系统的关键部件进行半实物仿真验证，验证系统的稳定性和效率。
在SCR系统中，关键部件包括脱硝过程中的尿素喷射泵、尿素贮存器、SCR催化剂以及催化剂尾气传感器等。
可以利用CAN总线仿真软件建立相应的模型，并进行仿真测试。
例如，在尿素喷射泵中，可以设置不同的喷射量和喷射时间，测试系统的喷射效果；在尿素贮存器中，可以模拟尿素液位变化，测试系统的液位传感器精度和控制效果；在SCR催化剂中，可以模拟不同速度和负载下的排放浓度，测试系统的排放控制效果；在催化剂尾气传感器中，可以测试传感器的测量精度和输出信号质量等。
通过CAN总线仿真软件进行SCR系统半实物仿真验证，可以大大节省系统建设和测试的成本和时间。
同时，还可以减少实验过程中的安全风险和人员劳动量，提高系统验证的效率和精度。
因此，CAN总线仿真软件在SCR系统验证中有着重要的应用前景。
总之，SCR系统半实物仿真验证是一种快捷、有效的系统验证手段，借助CAN总线仿真软件可以实现对系统关键部件的精细仿真和管理，从而提升系统的稳定性和可靠性，为SCR系统的发展和推广提供有力支持。
除了上述提到的关键部件，SCR系统还涉及到多个传感器和控制器，例如温度传感器、氮氧化物传感器、ECU控制器等。
在实际应用中，这些部件之间的互动和控制关系十分复杂，需要进行周密的测试和调试。
CAN总线仿真软件可以帮助开发人员构建系统模型并进行仿真分析，以验证系统性能。
通过模拟不同的场景和实验结果，可以更好地理解系统的运作，并定位和修复潜在问题。
基于AMESim的柴油机SCR系统NO_(X)转化率仿真与验证
基于AMESim的柴油机SCR系统NO_(X)转化率仿真与验证高豪杰;温志松;郑竹安;汪功校;潘军如;李家伟【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2024(62)1【摘要】为研究车用柴油机SCR系统催化转化效率的影响因素,利用AMESim软件建立SCR系统仿真模型,结合台架试验,分析了排气温度、NO_(2)/NO_(X)值以及排气流量对系统NO_(X)转化率的影响。
将不同温度下SCR系统仿真输出的NO_(X)转化率数据进行了实验验证,结果表明模型预测误差小于5%。
仿真结果显示:SCR系统的NO_(X)转化率会随排气温度升高而明显增大,370~450℃为系统性能的最佳温度区间,NO_(X)转化率最大值均在88%以上。
NO_(X)转化率随着NO_(2)/NO_(X)值的提高而增加,且当NO_(2)/NO_(X)值为55%~60%时达到峰值。
当排气温度处于400~450℃之间时,NO_(X)转化率受排气流量影响较小,转化率稳定在90%左右。
确定了SCR系统在发动机不同工况条件下的工作性能,为后续的尿素喷射控制研究提供指导依据。
【总页数】5页(P178-182)【作者】高豪杰;温志松;郑竹安;汪功校;潘军如;李家伟【作者单位】盐城工学院汽车工程学院;江苏江淮动力有限公司;济南大学化学化工学院【正文语种】中文【中图分类】TK42;X51【相关文献】1.基于AMESim的柴油机气助式SCR计量系统的仿真研究2.基于AMESim的柴油机SCR尿素喷嘴性能仿真研究3.基于AMESim的SCR脱硝系统仿真分析研究4.基于国Ⅵ柴油机SCR系统NO_(x)转化效率影响因素研究5.柴油机尿素选择性催化还原系统虚拟标定及NO_(x)转化率优化方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
柴油机SCR后处理系统的数值模拟研究
1.2
1.1
Deposition
1.0
Wall film creation
Splash
0.9
0.8
0
50
100 130 150
200
K number
图 2 Kuhnke 液膜飞溅模型
Kuhnke film splash model 中 K 值较低的 UWS 液 滴撞击温度较低的壁面时袁在撞击处将有液膜生成袁 液膜厚度 h琢院
Mixer Inlet
outlet
Injector
vane Porous conical tube
ring baffle
spinning disk
1 CFD 建模
1.1 几何模型 本文所采用的某四缸柴油机后处理系统模型如
图 1 所示遥 为使柴油机结构紧凑袁某四缸柴油机后处 理系统采用 S 型结构袁 其中包括氧化型催化转化器 渊 DOC冤 尧柴油机颗粒捕集器渊 DPF冤 尧选择性催化还原 器渊 SCR冤 和氨逃逸催化器渊 ASC冤 遥 喷嘴被安装在 DPF 后袁SCR 前的拐角处袁径向喷射尿素遥 混合器主要由 旋流片尧环形挡板尧多孔锥形管和叶片等结构组成遥
叶 装备制造技术曳 2019 年第 06 期
软件应用
柴油机 SCR 后处理系统的数值模拟研究
陈雅娟 1，李之华 2，雷 涵 1，黄豪中 1
渊 1.广西大学机械工程学院袁广西 南宁 530004曰2. 广西玉柴机器股份有限公司袁广西 玉林 537005冤
摘 要：为了提高柴油机排气后处理系统的工作性能袁本文利用 C F D 软件对某型号柴油机排气后处理系统进行了数值模 拟遥 通过分析 SC R 入口 N H 3 浓度均匀性尧速度均匀性和混合器前后压降等重要参数袁为柴油机排气后处理系统的设计提 供优化方向遥 结果表明袁SC R 入口 N H 3 浓度均匀性尧速度均匀性均大于 0.92曰混合器前后的压降主要由环形挡板导致遥 关键词：柴油机曰排气后处理曰SC R 曰均匀性曰压降
柴油机SCR系统气助式尿素溶液供给系统阻尼部件仿真与优化研究
（．ｅａｔ ｅｔ ｆ ｕ ｍ ｂ ｅ ｎｉｅｒ ｇ Ｍ ｌａｙ ｒ ｓｏ ａｉ ｎ ｅｓｙ Ｔａｊ ０ ６ ； １ ｐ ｒ ｎ Ａ ｔ ｏ ｉ ｇ ｅ ｎ ， ｉｔｒ Ｔａ ｐｒ ｔ ｎ ｉ ｒｉ ， ｉ ｉ ３ １ １ Ｄ ｍ ｏ ｏ ｌＥ ｎ ｉ ｉ ｎ ｔ ｏＵ ｖ ｔ ｎｎ ０ ２ Ｄ ｐｒ ｎ ｏ ｕ ｍ ｂｌ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＴ ｉ ｈ ａ ｎｖｒ ｔ Ｂ ｉｎ ０ ８ ） ． ｅ ａｔ ｔ ｆ ｔ ｏｉ ｎｉ ｅｉ ， ｓ ｇ ｕ ｉ ｓｙ ｅ ｉ １ ０ ４ ｍｅ Ａ ｏ ｅ ｎ ｎ ｎ Ｕ ｅ ｉ， ｊ ｇ ０
ｃ ｙ ｔ ｌ ａ ｉｎ ａ ｄ ａ ｏ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｒ ｓａ ｉ ｔ ｎ ｔｌ ｗ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ＮＯｘ ｒａ ｏ ｓ ｆｒ ｔ ｅ ｌｗ ｅ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｓ ｈ ｒ ａ ｓ ｌｔ ｎ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ｄ ｅ ｌ ｚ ｏ ｅ ｓ ｎ ｏ ｈ ｏ ｆ ｃｅ ｃ ｆ ｃ ｎ ｅ ｓＩ ， ｏ ｔ ｅ ｕ ｅ ｏｕ ｉ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｄ ｉ ３ ｏ
第１ 期
２ １年 ２ ０ ２ 月
内燃机
Ｉ ｔ ｒ ａ ｍｂ ｓｉ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｓ ｎｅｎ ｌ Ｃｏ ｕ ｔ ｎ ｉ ｅ ｏ
Ｎｏ ．１ Ｆｂ２ ２ ｅ ． ０１
摘 要 ：对阻尼孔进行 了一维线性模拟计算 ，详 细研 究 了其压 降特性 ，分析了尿素结晶与在低温时 Ｎ Ｏ 转化效率低的原因 ， 为此在尿素溶液供 给系统上添加 了阻尼孔 ，并 对 比研究 了带和不带 阻尼孔 时 Ｎ 的转化效率 与尿素结晶情况。结果表明 ， Ｏ 优 化后的尿素溶液供给系统能有效减少尿素结 晶 ，提高低 温时 Ｎ 的转化效率 ５ 以上 。 Ｏ ％ 关键词 ：Ｓ Ｒ Ｃ 系统 ；阻尼部件 ；仿真与优化
柴油机SCR系统仿真及试验研究
图1试验和计算数据结果对比3实验结果及分析3.1排气温度的影响尿素在低温情况下不能充分的水解、热解以及喷雾雾化质量较差，不能充分形成还原性的NH3[7]，造成了效率很低。
图2所示，到180℃的时候，转化效率达到95%。
在300~400℃的时候效率大约下降了2%，这是因为要保证SCR入口温度为一定的时候，发动机的工况变化导致的，但这对转化效率影响不大。
排温超过560℃时，转化效率有所下降，因为NH3对O2的选择性突然升高，使大部分NH3与O2发生反应，导致转化效率的降低[8]。
3.2尿素喷射量的影响过少或者过多的尿素喷射量会对环境造成二次污染，所以控制尿素喷射量的大小对NO X转化效率影响非常重要[9]。
从图3可以看出随着尿素喷射量的增加，转化效率增加，到达一定值后，继续增加尿素喷射量转化效率保持不变，反而会造成NH3过量泄漏[10]。
这是因为加喷尿素量就要增加喷射时间，那么后期喷射尿素生成的NH3与NO X 作用时间会越来越短，结果转化率下降[11]。
图2温度对转化效率影响（b）（a）图3尿素喷射量和氨泄漏量对转化效率的影响3.3混合器的影响为了降低结晶风险，在喷嘴和催化剂之间安装混合器装置[12]，如图4所示。
混合器主要作用有：使尿素水溶液在进入催化器前加速热解和水解与尾气充分混合，提高混合均匀性，从而提高SCR催化器的转化效率[13]。
如图5所示，安装混合器后转化效率均有10%左右的提高。
4结论①催化器最佳反应温度区间为180~560℃，温度过高或过低转化效率会降低。
②转化效率先随着尿素喷射量增加而先增加，然后保持不变，但是会导致NH3泄漏。
③催化器在安装混合器后均有10%左右的效率提高。
参考文献:[1]周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2005：211-212.[2]佟德辉.降低车用柴油机排放的技术控制策略研究[D].济南：山东大学，2009.[3]于开平，邹经湘，庞世伟.结构系统模态参数识别方法研究进展[J].世界科技研究与发展，2005，27（6）：22-30.[4]TRONCONI E,NOVA I,CIARDELLI C,et al.Modelling of an SCR catalytic converter for diesel exhaust after treatment: Dynamic effects at low temperature[J].Catalysis Today,2005,105(3-4):529-536.[5]BIRKHOLD F,MEINGAST U,WASSEMANN P,et al. Modeling and simulation of the injection of urea-water-solution for automotive SCR DeNO X-systems[J].Applied Catalysis B Environmental,2007,70(1-4):119-127.[6]SITSHEBO S,TSOLAKIS A,THEINNIO K.Promot hydrocarbon SCR of NO X in diesel engine exhaust by hydrogen and fuel reforming[J].International Journal of Hydrogen Energy,2009, 34(18):7842-7850.[7]温苗苗，吕林，高孝洪.柴油机选择性催化还原后处理系统仿真[J].内燃机学报，2009，27（3）：249-254.[8]冯廷智.分子筛SCR催化剂降低柴油机NO X反应机理的数值模拟[D].大连：大连理工大学，2016.[9]鲍军.尿素SCR系统催化转化性能模拟及控制策略研究[D].长沙：湖南大学，2011.图5混合器对转化效率影响图4混合器三维图。
基于MATLAB柴油机Urea-SCR系统闭环控制策略仿真
转化效率而不使NH3超系统控制策略进行大量的传感器闭环控制策略中包含催化剂表面覆盖率检测模块，试验可得在NH3泄漏体笔者以满足国V排放标准的柴油机的SCR系统作为研究对象，利用MATLAB建立了前馈控制模块、氨存储模块、催化器模型、闭环控制模块。
通过发动机台架测试获得所建立模型中需要的参数，并通过欧洲瞬态测试循环图1SCR系统结构示意2.1前馈控制模型前馈控制模型是由基本尿素需求量模型和NOx转化效率模型两部分组成。
2.1.1基本尿素溶液需求量模型基本尿素溶液需求量模型如图3所示。
建模过程中先过发动机的转速和转矩分数查询NOx排放的体积分数和排气质量流量MAP[10]；然后根据NOx和NH3反应化学计量系数之比得到1mol尿素可以分解出2mol的NH3，所以可得出基本尿素溶液需求量[11]。
2.1.2NOx转化效率修正模型如果尿素喷射量过少，会导致催化器转化效率过低，排出NOx过高，无法达到排放标准；如果尿素喷射量过SCR系统的催化器具有一定的储存能力对于给定的催化器，排气温度是影响氨存储能力的主要因素。
当发动2.3催化器模型SCR系统内部有复杂化学反应，根据Eley-Rideal[12]反应机理主要是NH3的吸附和解吸附过程[13]以及通过尿素中的NH3来还原排气中的NOx，主要的反应机理为：NH3+S=NH3*（1）NH3*=NH3+S（2）4NH+4NO+O→4N+H O（3）式（2）的反应速率方程为：其中（3）和（4）中的NOx的化学反应速率方程为：（5）中的化学反应速率方程为：图2控制策略原理示意图3尿素溶液基本喷射量计算模型图4NOx转化效率修正模型模型图5氨存储修正模型式中：C i为气体摩尔流量；V为催化器体积；体积流量；C i，in和C i分别为催化器上下游气体摩尔浓度。
（（（根据以上的化学反应速率和建立的动力学的模型，Matlab中建立催化器化学反应模型，如图6所示。
2.4闭环控制模型图7为闭环反馈控制模型，闭环控制的作用主要是根据下游理论NOx和实际NOx的偏差对尿素喷射量进行修图6催化器化学反应模型图7反馈控制模型（a）下游NH3排放（b）下游NOx浓度图8ETC仿真循环结果与试验结果的对比[6]Schäfr C M,Onder C H,Geering H P,et al.Control of a Urea SCR Catalytic Converter System for a Mobile Heavy Duty。
SCR反应器对船用柴油机性能影响仿真分析
SCR反应器对船用柴油机性能影响仿真分析薛阳;尹自斌;杨国豪;李琦【摘要】以某船用中速柴油机为仿真对象,利用AVL Boost软件建立带有SCR反应器的整机模型,分析SCR反应器对柴油机性能影响.结果表明,在E3和D2工况下,SCR反应器所产生的压降随转速和负荷率的增大,呈线性化增大.加入SCR反应器对柴油机的经济性和动力性均有所降低,除E3额定况点外,其余工况点降低幅度均小于5％.通过对SCR反应器的仿真分析,可对该型柴油机SCR反应器的选型设计有一定指导意义.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(037)002【总页数】5页(P92-96)【关键词】船用柴油机;选择性催化还原(SCR);性能;Boost【作者】薛阳;尹自斌;杨国豪;李琦【作者单位】集美大学轮机工程学院,福建厦门361021;集美大学轮机工程学院,福建厦门361021;集美大学轮机工程学院,福建厦门361021;集美大学轮机工程学院,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】U664.1MARPOL73/78防污公约附则VI—“防止船舶造成空气污染规则”，制定了船用柴油机NOx排放控制标准。
随着NOx排放限制标准的日益严格，SCR处理技术因其脱硝效率高、经济性好、适用温度范围广，将成为船用柴油机极具前景的NOx排放处理方法之一[1]。
本文利用Boost软件对某船用中速柴油机SCR反应器进行仿真模拟分析，通过实验所得NOx生成量及排气参数作为SCR反应器边界输入条件，分析影响SCR反应器性能的主要因素及趋势，并进一步仿真分析SCR催化器对整机性能的影响，为该型柴油机SCR反应系统的设计和选型提供一定的理论指导。
利用AVL_Boost仿真软件建立柴油机仿真模型，并利用柴油机试验数据与仿真数据进行比对，验证所建模型的准确性。
根据柴油机工作特点，应用热力学第一定律、质量守恒定律及气体状态方程和能量守恒方程等建立柴油机工作过程的通用方程组。
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尿素喷射装置位置 入口进气速度（m/s） 尿素喷射速度（m/s） 尿素喷射角度（°）
1
1
1
1
1
1
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60
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30
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30 30
30
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30 10
10
10
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10
20 45
0
10
CFD模型及边界
边界条件
速度进口 速度 温度
组分浓度 压力出口
压力 温度 组分浓度 壁面 传热系数 环境温度 喷嘴 位置 喷射方向 喷射流量 内锥角 外锥角 粒径分布规律 参考粒径 最小粒径 最大粒径
SCR温度分布——方案7
SCR速度分布——方案8
UI=0.907
SCR速度分布——方案8
SCR压力分布——方案8
SCR液态氨体积分数——方案8
SCR氨气质量分数——方案8
SCR温度分布——方案8
总结
1.高速时，喷射出的液态氨整体被吹向管道一侧，大部分贴近壁面，但因发 动机高速状态下温度也较高，氨水会很快气化，不至于在管壁上结晶，所以 以低速状态为研究重点；
分析内容及目的
稳态分析：
SCR速度分布、压力分布、温度分布、液态氨分布、气态氨分 布，催化器前端速度分布，速度均匀性，温度场，压力梯度。
目的：
通过对几个不同流速、不同尿素喷射位置、不同喷射速度、不同 喷射角度等多个模型的计算，对尿素喷射、破碎、蒸发情况进行 评价。
基本结构及原理
基本结构及原理——尿素的水解
由于喷入的氨水溶液温度较低， 与高温气体混合不够均匀，催化 器前端温度分布不均匀。
UI=0.931
SCR压力分布——方案3
SCR液态氨体积分数——方案3
SCR氨气质量分数——方案3
SCR温度分布——方案3
SCR速度分布——方案4
UI=0.932
SCR速度分布——方案4
SCR压力分布——方案4
6.SCR系统尿素喷射仿真过程涉及管内流动、多相流、蒸发等物理过程，计算 量较大，计算时间较长。
输入输出条件——边界及物性参数
SCR计 算主要 输入条 件及参
数
速度进口 速度 温度
组分浓度 压力出口
压力 温度 壁面 传热系数 环境温度 喷嘴 位置 喷射方向
喷射流量
内锥角 外锥角 粒径分布规律 参考粒径 最小粒径
尿素水解
（NH2）2CO + H2O → 2NH3 + CO2
基本结构及原理——NOx还原
NOx 还原
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
CFD模型及边界
尿素喷射点1
催化器
outlet
inlet
尿素喷射点2
进管穿孔
边界条件及模型说明
方案1 方案2 方案3 方案4 方案5 方案6 方案7 方案8
[X,Y,Z] [0,0,1]
Rosin-Ramlar
600 [1,0]
m/s ℃ ×100%
0 600 [1,0]
℃ ×100%
W/m2-K K
0.001 0 45
kg/s deg deg
40 μm 1 μm 200 μm
SCR速度分布——方案1
SCR压力分布——方案1
SCR液态氨体积分数——方案1
SCR液态氨体积分数——方案4
SCR氨气质量分数——方案4
SCR温度分布——方案4
SCR速度分布——方案5
UI=0.929
SCR速度分布——方案5
SCR压力分布——方案5
SCR液态氨体积分数——方案5
SCR氨气质量分数——方案5
SCR温度分布——方案5
SCR速度分布——方案6
位置1在低速气体及较大偏角情 况下，氨与废气混合较好，催化 器前端温度均匀性得到改善。
关于柴油机SCR系统CFD分析
报告：李琨 178710454@
目录
■简介 ■分析内容及目的 ■基本结构及原理 ■ CFD模型及边界条件 ■催化器前端速度分布，均匀性，温度场，压力梯度 ■SCR系统速度分布、压力分布、温度分布、液态氨分布、气态氨 分布 ■总结 ■输入输出条件
简介
SCR 系统工作原理：排气进入排气管，在混和管上安装有尿素计量喷射装置，喷 入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成氨，在SCR 系统催化剂 表面利用氨还原NOx，排出N2，多余的氨也被还原为N2 防止氨泄漏。一般情况 下，消耗100L 燃油的同时会消耗5L 液体尿素水溶液，尿素的分子式：（NH2） 2CO，在SCR 中发生的化学反应[1-2] 尿素水解：（NH2）2CO + H2O → 2NH3 + CO2 NOx 还原：NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O 氨气氧化：4NH3＋3O2 → 2N2 ＋ 6H2O
最大粒径
边界条件
空气 动力粘度
分子量 热导率 比热 气态氨 动力粘度 分子量 热导率 比热 液态氨 临界温度 密度
动力粘度
比热 潜热 表面张力 饱和压力
其它物性参数
输入输出条件——计算输出量
输出量
速度均匀性 马赫数 温度场 流动分离 压力损失
催化器端面压力梯度 液态氨的分布 喷射的轨迹 气态氨的分布
2.在此次假设的方案中，中低速工况下，氨的分布相对高速情况好；
3.喷入尿素的温度较低，尿素的分布对温度场有较大影响；
4.尿素喷射速度、角度对尿素蒸发、分布影响较大，从计算模型对比，降低 喷射速度有利于尿素的混合和蒸发； 5.尿素喷射位置2与催化器距离较位置1与催化器距离远，尿素有较长的时间 破碎、蒸发，对应催化器位置的氨气分布均匀；
尿素水溶液喷雾模拟是一个复杂的过程，其中包括液滴的雾化，破碎，蒸发，液 滴与气体能量动量交换，粒子撞壁过程，液膜形成等。 本次计算没有考虑尿素水溶液的水解，热解等化学反应特性(如要考虑其化学反应 过程，还需要根据化学反应动力学编制相应的子程序)。
SCR 系统混和管的布置设计对后面SCR 载体内的化学反应有很大的影响，在开 发过程中，相当多的工作是对混和管进行优化设计，包括管道的几何形状，尿素 喷射装置的位置，喷射角度、喷射速度等。利用CFD 工具对不同喷射位置不同喷 射角度进行优化设计，从而保证在混和管路不出现粒子撞壁后的结晶，改善尿素 的分布提高催化器效率。
喷射方向与轴线平 行，液滴因气体流速 较高，偏向管壁。
SCR氨气质量分数——方案1
SCR温度分布——方案1
SCR速度分布——方案2
SCR压力分布——方案2
SCR液态氨体积分数——方案2
SCR氨气质量分数——方案2
SCR温度分布——方案2
SCR速度分布——方案3
SCR速度分布——方案3
UI=0.966
SCR速度分布——方案6
SCR压力分布——方案6
SCR液态氨体积分数——方案6
SCR氨气质量分数——方案6
SCR温度分布——方案6
SCR速度分布——方案7
UI=0.918
SCR速度分布——方案7
SCR压力分布——方案7
SCR液态氨体积分数——方案7
SCR氨气质量分数——方案7