柴油机在世界范围内具有广阔的应用领域,包括交通运输、机动车辆和工业生产,但柴油机排放的颗粒物造成了严重的空气污染,威胁着人类健康与生态系统,是制约柴油机未来发展应用的关键因素之一。研究学者提出了各种技术减少颗粒物的排放,同时多个国家颁布了严厉的排放法规。柴油机颗粒捕集器是降低颗粒物排放的最有效的装置之一。研究柴油机颗粒捕集器（DPF）内气体的流动、颗粒沉积与压降特性,对DPF的再生和结构优化设计具有重要的科学意义和应用价值。首先,建立了基于欧拉-拉格朗日方法的三维模型,对DPF内的速度场、压力场进行了数值研究。利用文献值对模型进行了验证,速度和静压分布的预测值与参考值吻合的较好。结果表明:1.进气孔道速度先增加后减小,由12.5 m/s增至17 m/s,后减至0 m/s;排气孔道速度不断增大。2.进气孔道静压先减小后增大,由1000 Pa减至900 Pa,后增至980 Pa。3.过滤速度沿轴向先减小后增大,这取决于进气、排气孔道间的静压差。然后,通过欧拉-拉格朗日方法耦合自定义函数求解多孔介质内颗粒浓度的方法,采用粒子跟踪的方法研究DPF孔道中颗粒的流线和沉积,该模型假设颗粒碰撞到多孔壁面后消失。研究入口速度、壁面渗透率及颗粒粒径,对非对称孔道流场及颗粒沉积分布的影响。结果表明:1.入口速度增大,孔道速度变化均加快。孔道的静压变化变快,因为孔道的速度变化增大。进气、排气孔道的静压差逐渐增大使得过滤速度明显增加。流速增大,对颗粒沉积的影响作用增强,前端沉积的颗粒数减少,后端沉积的颗粒数增多。2.壁面渗透率增大,孔道速度的变化均加快。进气孔道静压减小,排气孔道静压的减小加快。孔道前端颗粒的沉积效率降低,后端的沉积效率升高。3.颗粒粒径增大,孔道前端沉积的颗粒数量减少,孔道末端沉积增多。最后,本文研究了冷态和热态下DPF满载情况下的流动与压降特性。本文假设DPF处于满载的工况,多孔介质内的碳烟浓度达到最大填充密度,滤饼层的厚度为0.12 mm。本文通过自定义函数耦合到数学模型中,同时连续性方程和组分方程中的源项通过自定义函数进行求解。热态研究表明:DPF内的流动流速变化很小,这主要是由于碳烟反应放热量很小,最高温度只比入口温度高出15 K。但是DPF通道内的压力损失发生很大的变化,从30000 Pa变化到5289 Pa,这也说明,DPF热态工作情况下,发动机的背压在不断降低。