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近年来,柴油机以其动力性、经济性和耐久性俱佳的表现,在车用发动机上得到了越来越广泛的应用,与此同时,针对柴油机排放污染物限制的法规也越来越严格。国家“十二五”规划中,新增了氮氧化物和氨氮两项减排约束性指标。我国根据本国的实际情况,优先选择了优化缸内燃烧+SCR后处理系统的技术路线来满足国Ⅳ的排放法规。在SCR催化器的工作过程中,其内部的流场、压力场、温度场和组分浓度场的分布对柴油机的性能影响很大。目前,限于测试技术及催化器内流体流动和化学反应过程的复杂性,只能对脱硝过程的速度场、组分浓度场等进行宏观特征的测量,所得数据较少且具有经验性和局限性。利用三维数值模拟的方法不但可以获得宏观现象的数据,而且可以更加直观的观察内部流体流动的具体过程,有利于深入探究影响SCR转化效率的因素。本文以现有的SCR催化器产品为研究对象利用AVL FIRE软件建立了SCR催化器的三维仿真模型,对尿素水溶液的喷雾特性和SCR箱内组分浓度场的影响因素进行了研究。得出的结论既可以指导SCR系统进行结构的优化也可以为制定尿素喷射策略提供理论依据。本文首先利用AVL BOOST一维仿真软件建立SCR催化器的仿真模型,结合实验数据对化学反应模型的参数进行了校准,并利用该模型分析了SCR催化器的特性,得出了温度、空速和氨氮比对NOx转化效率的影响规律。利用尿素溶液的喷雾液滴与壁面碰撞的实验结果对尿素的喷雾模型进行了有效性验证,并用该喷雾模型分析了不同工况、喷射压力、喷嘴安装角度和尿素溶液的温度对喷雾特性的影响,结论有以下几点：喷雾形态受来流影响较大,排气流量越小,排气温度越高,越利于喷雾液滴的蒸发和热解：喷射压力越高,喷雾速度增加,液滴滞留时间越短,NH3的生成量越少；尿素溶液温度对喷雾形态及NH3的转化影响不大；喷嘴安装角度增大利于喷雾液滴蒸发和热解。在对尿素溶液喷雾特性研究的基础上,研究了温度、空速、氨氮比和NO/NO2对SCR箱内组分浓度场的影响。结果表明：1.温度越高,NH3和HCNO的浓度随之升高,且高浓度区出现越早,浓度分布越均匀,流体涡流的存在有利于喷雾液滴的蒸发和热解；2.空速对喷雾的滞留时间影响很大,空速越大,滞留时间减小,NH3的浓度降低,NO的转化效率下降；3.当氨氮比小于1时,NO的转化效率随氨氮比升高而增加,继续增加到0.85以后,对NO转化效率的升高意义不大,且容易产生氨滑移;4. NO/NO2比值增加,NOx转化效率下降,该比值对NO2的浓度分布影响更大。