为了减少船舶尾气中大气污染物NO_X的排放,满足IMO第三阶段的NO_X排放要求,应用SCR技术降低船舶柴油机NO_X排放已成为船舶防污染的重要手段之一。国外对于船用SCR系统的研究已有几十年的历史,技术已趋成熟,而国内对于船用SCR技术研究,尤其是仿真研究才刚刚起步。本文以6S35ME船用低速二冲程柴油机SCR系统为研究对象,对E3循环工况下SCR系统的全过程运行状态进行数值模拟,结合台架试验数据验证了仿真结果的准确性,通过分析优化仿真结果,为新机型的SCR混合管路提供了设计思路。本文的主要研究内容为:(1)针对船用SCR系统仿真中尿素热解水解与SCR反应时间尺度不同的问题,在模拟中提出了三维一维耦合仿真的数值模拟方法,该方法既能保证仿真结果的延续性,又能使SCR系统中混合管路与反应器的仿真相对独立,并减少了大量数值模拟过程中的重复计算,缩短了SCR系统设计和开发的周期。(2)在6S35ME船用低速二冲程柴油机SCR系统试验验证阶段制定了喷雾测试试验、催化剂小样试验和E3循环工况下台架试验的试验方法,通过试验数据与仿真结果的对比,分别从部件到总体验证了三维与一维SCR仿真模型的可靠性,其中SCR系统关键参数的仿真误差在5%以内。(3)在SCR系统催化剂表面化学反应模型优化阶段,建立了一维模型参数优化体系,通过Design of Explorer软件中的遗传算法,基于催化剂小样试验结果对化学反应动力学参数进行标定,以优化值代替了软件中集成的经验值,使一维SCR数值模拟更贴近实际反应过程;针对反应器截面前氨浓度分布不均匀的问题,通过SCR系统优化分析方法,总结了三种可能造成SCR系统反应器前氨均匀度过低的原因。以SCR系统反应器前氨均匀度水平为评价标准对混合管路结构进行综合优化,经优化后均匀度指数提升至0.89,优化中的分析方法和优化结果可为SCR新机型的设计与研发提供理论指导。