柴油机微粒捕集器的设计难点是选择过滤体及其再生技术,我国对微粒捕集器的研究刚刚起步,由于缺少有效的设计方法和理论指导,基本都采用实验研制的方法,投入大,效益低,尚无商品化产品。正是鉴于这种情况,本文的目的是建立微粒捕集器微粒捕集流动模型和再生模型,为其设计提供理论指导。 本文讨论并比较了几种过滤材料,认为SiC壁流式蜂窝陶瓷是最为理想的过滤体材料,在此基础上对其过滤机理进行了分析并建立了捕集过程的一维流动数学模型,探讨了通道内的气流分布,为过滤体的选择提供了依据。 对于微粒捕集器再生机理的研究,国内基本处于空白状态,这正是本文的研究重点。针对微粒捕集器热再生方式建立了考虑碳的不完全氧化反应零维数学模型,在此基础上建立了适用于热再生、燃料添加剂再生和连续催化再生等多种再生方式的一维再生数学模型,其相对以前的模型,本文的模型中考虑的微粒沉积层几何形状更加符合实际,改进了热再生和添加剂再生的反应机理模型,并在其加入排气中的NO₂和碳氢化合物的反应,考虑了由于不参与反应的灰质对添加剂的消极作用。利用模型进行数值模拟,计算结果与实验结果对比,计算结果是很令人满意的,从而验证了数学模型以及该能代表多种再生方式的复杂一维数学模型的可行性,并分析了催化添加剂浓度、捕集器负载量、VOF含量、再生过程排气质量流速对再生的影响,为柴油机微粒捕集器的设计提供了理论依据,并对进一步研究柴油机微粒捕集器的再生具有重要的指导意义。