本文以流体力学为基础,使用ANSYS模拟柴油机尾气气流流动过程,并在此基础上设计尾气净化装置,通过模拟实验和台架实验验证装置的净化效果。基于换热理论和换热方法,建立了螺旋套管尾气净化模型,分析了螺旋外管对颗粒物的捕集效率,并且探究了螺旋管的结构参数变化对尾气降温效果的影响,最后拟合得到了换热系数关系式。基于两相流理论建立了直板通道和弯曲板通道中尾气颗粒物的动力学模型,提出了弯曲板表面水膜净化柴油机颗粒物的理论和方法,建立了竖直水膜和水平水膜吸附模型,分析了弯曲板结构参数对颗粒物捕集效率的影响。搭建了模拟实验和台架实验平台,验证装置的有效性和可行性。主要内容如下:首先,论文分析了颗粒捕集器的过滤机理,基于气固两相流理论分析了颗粒物在管道内运动过程中的受力情况,建立相应的动力学模型,对颗粒物在直通道与弯曲通道装置内的运动情况进行对比,并对相关的参数进行优化,以实现对颗粒物更高的捕集效率。其次,论文构建了螺旋套管夹层换热模型。针对柴油机尾气排放的高温问题,通过使用螺旋套管式换热器在尾气流动过程中对其进行降温。通过对夹层尾气流动通道和内管中冷流体通道的流动和传热过程进行仿真模拟,得到了夹层尾气通道的速度和温度分布及其变化特点,并且模拟了尾气颗粒物在螺旋外管的分布云图,对比分析了装置的结构参数对尾气降温的影响,最后拟合得到了螺旋套管换热系数关系式。再次,论文构建了弯曲板表面水膜箱体模型。在弯曲板表面设计微孔,水从微孔中渗出连结而形成水膜,尾气颗粒物在箱体内流动过程中会与壁面发生碰撞而被覆盖在上面的水膜吸附,研究了竖直水膜形成的条件。同时,对通过弯曲板箱体时的颗粒物和气流流场进行了模拟,得到了颗粒物在弯曲板箱体中的分布特性,根据仿真结果探讨不同弯折角度、间距、长度等结构参数对气固分离效率的影响,对箱体的结构设计进行优化。最后,论文研制了柴油机尾气颗粒物处理装置,本装置主要利用尾气颗粒物与弯曲板发生碰撞而被其表面覆盖的水膜吸附的方法将尾气颗粒物分离收集。通过模拟试验和台架实验验证本装置的可行性。试验结果表明装置对柴油机尾气颗粒物的净化效果明显。