随着国家经济的发展及汽车保有量的增加,柴油机依靠热效率高、排放低和工作可靠等优点被广泛地应用于交通运输和机械工程等行业,而车用国六排放法规的颁布与实施,进一步提高了柴油机颗粒物排放的限值要求。目前最广泛而有效的颗粒物(Particulate Matter,PM)控制方法是利用颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)去除柴油机排气中的颗粒物。为了检测柴油机排气中的颗粒物浓度,对DPF的工作情况进行实时监测,保证DPF的可靠运行,需要使用颗粒物传感器。本文对一种新型的漏电流式颗粒物传感器进行研究,利用数值模拟与试验相结合的方法,研究不同气流状态及颗粒物形貌下,传感器内颗粒物的荷电特性及运动状态,为下一步针对传感器信号输出灵敏度与准确性的研究提供理论依据,优化传感器性能。本文首先利用模拟软件建立颗粒物传感器在排气管上的三维结构模型并对其进行网格划分,针对传感器内部的流场、电场分布耦合规律以及颗粒相的流动规律选取合适的物理场模型,建立传感器内部的多物理场耦合分布计算模型,将截面处的模拟流速分布与试验结果进行对比,验证所建立模型的准确性。利用所建立模型,模拟传感器内部的流场和电场分布状态,并基于多物理场的分布耦合规律,模拟不同排气流速及颗粒物粒径下颗粒物的荷电特性及运动状态变化规律。模拟结果表明,排气在流经颗粒物传感器后出现较为明显的速度分界,传感器背风面流速明显降低,而传感器入口下端及传感器两侧与排气管交界处的流速小幅增加;排气进入传感器后流速迅速降低,进入外侧保护区间及浓度测试区间的排气流速则较为稳定;传感器内的电场为非匀强电场,电场强度逐渐减小,且任意一点处的电场强度方向都是由高压电极指向接地电极;随着排气流速增加,单位颗粒物的荷电量会减少,但荷电量呈缓慢增长的趋势,颗粒物向接地电极的偏移减小;随着排气温度升高和颗粒物粒径的增加,颗粒物的荷电量和颗粒物向接地电极的偏移均增加。搭建试验台架,对模拟结果进行验证并对不同气流状态及颗粒物粒径下的传感器输出信号规律进行分析,试验中颗粒物的荷电量变化与模拟结果一致,同时研究发现,随着排气流速的增加,传感器的输出信号值先减小后增大,但增大的趋势不明显;随着排气温度的增加,传感器的输出信号值明显增大;同时随着颗粒物粒径的增加,传感器输出信号值同样增大。