Urea-SCR系统沉积物CFD研究模型和基于常用液滴壁面碰壁机理的沉积物生成量计算模型无法有效预测沉积物开始生成的临界状态。大量研究观察到,该临界状态伴随着“莱登佛罗斯特”现象的消失。因此,文中探索能否通过计算“莱登佛罗斯特”点实现对临界状态的有效预测,并据此建立排气管沉积物临界状态模型。(1)建立“莱登佛罗斯特”点模型:①体积通量小的喷雾液滴间相互作用可忽略,可视为大量单液滴分别作用于壁面。此时,单液滴沉积为“莱登佛罗斯特”现象消失时刻。根据液滴与蒸汽层交界面处各力平衡的关系可计算液滴蒸汽层厚度,以粗糙度为判据,最终实现单液滴“莱登佛罗斯特”现象的判定,建立了单液滴“莱登弗罗斯特”模型。②体积通量大的喷雾液滴相互作用加强,不可视为单液滴作用。此时,喷雾在碰壁处直接接触壁面为“莱登佛罗斯特”现象消失时刻。以各喷射量下的喷雾“莱登佛罗斯特”温度为判据,将初始壁温与之对比,从而判断是否达到“莱登佛罗斯特”点,建立了致密喷雾“莱登弗罗斯特”模型。(2)建立柴油机Urea-SCR系统排气管沉积物生成临界状态计算模型:基于某试验台架选取常用范围内的典型工况,测量能够表征临界状态的临界添蓝流量。并以该台架为仿真对象,分别采用基于单液滴和基于致密喷雾的“莱登佛罗斯特”模型计算各工况“莱登佛罗斯特”现象开始消失时的尿素喷射量,并与试验测得的临界添蓝流量对比。发现:喷雾体积通量q>7 × 10-4 m3/(m2·s)时,基于致密喷雾“莱登佛罗斯特”模型的临界状态仿真结果有较好的精度,临界状态对应“莱登佛罗斯特”现象消失时刻;喷雾体积通量q<7 × 10-4 m3/(m2·s)时,基于单液滴的“莱登佛罗斯特”模型仿真精度差。究其原因,由于单液滴沉积能够被壁面快速蒸发热解,所以单液滴“莱登佛罗斯特”现象消失后并未引起液膜积累,此时临界状态取决于壁面蒸发热解能力。因此,通过考虑喷雾体积通量q<7 × 10-4 m3/(m2·s)时尿素在壁面的蒸发热解,实现了各喷雾体积通量下临界状态的有效预测,建立了排气管沉积物临界状态计算模型。台架试验壁温变化曲线进一步验证了该模型中临界状态与“莱登佛罗斯特”现象间的关系:临界添蓝流量的体积通量约>7 × 10-4 m3/(m2·s)的工况,其达到临界状态时刻壁温骤降,“莱登佛罗斯特”现象消失;而临界添蓝流量的体积通量约≤ 7 ×10-4 m3/(m2·s)的工况,其达到临界状态时壁温下降斜率和未达到临界状态时相似,换热方式无变化。(3)临界状态模型的应用:采用建立的临界状态计算模型分别研究影响沉积物生成的主要因素在常用范围内对临界添蓝流量的影响规律,为各因素提供优化方向。结果表明,临界添蓝流量随排温、空速和喷嘴孔数的增加而增加,而随喷射方向角度和导热系数的减少而增大。