随着排放法规的日趋严格,柴油机微粒捕集器DPF(Diesel Particular Filter)作为降低微粒排放物最有效的后处理手段,引起了学术界的广泛关注。DPF内部的气体和微粒的流动状况及再生特性对DPF的压降、捕集效率、使用寿命以及柴油机的经济性和动力性都有很大的影响,因此,研究DPF内的流动和再生特性具有重要的理论意义和工程应用价值。通过本课题的研究,可以得到DPF内部的流动情况与再生特性,为优化DPF结构以及精确研究、控制并制定DPF再生控制策略等打下了坚实的基础。本文通过建立三维DPF孔道计算模型,得出DPF孔道内速度、压力的分布情况以及压降随进气流量的变化特性,并针对不同渗透率以及滤饼层厚度进行了研究;运用离散相模型模拟计算了微粒在孔道内的运动,分析微粒的运动轨迹及沉积特性。结果表明:沿DPF长度方向,进气孔道内气流速度逐渐降低,排气孔道内气流速度逐渐增大,在出口处达到最大,而壁面渗流速度也逐渐增大;渗透率的增大会加剧DPF孔道内速度的变化,同时引起进气孔道静压下降,但对排气孔道静压影响较小;DPF深层过滤阶段,微粒在DPF孔道内分布呈现后端沉积较多,而前端沉积较少的不均匀性分布规律,且不均匀性随着渗透率的增大而增大;DPF滤饼过滤阶段,随着滤饼层厚度的增大,微粒分布不均匀性逐渐降低,且压降受排气流量的影响呈现逐渐增大趋势。通过建立DPF加热再生模型并进行计算,研究了DPF内部参数及分布特性对DPF再生温度的影响,防止内部温度热应力过大,烧毁DPF。模拟研究结果表明:采用进口大出口小的不均匀孔道结构可以缩短DPF再生时间;DPF孔道前端微粒分布较多时再生速度较快,对峰值温度影响不大;DPF后端微粒分布较多时则再生速度较慢,同时峰值温度降低;灰分渗透率较大时,其在壁面上的分布形式对再生速度及最高温度影响较小;而当灰分渗透率较小时,灰分在壁面上的分布形式对再生速度及最高温度影响较大,前端灰分分布较多时对DPF再生影响最大,其再生速度最快,壁面峰值温度也最高。