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柴油发动机具有功率大、扭矩高、动力强等先天优势,在机械、交通、航天、军事等重要领域均起到无可替代的作用,但其尾气排放物是很多空气污染问题的源头。我国国Ⅵ重型柴油机排放法规于2019年7月1日正式实施,这预示着我国对柴油机排气污染物的限制进一步收紧。随着控制排放的方法不断更新换代,越来越多行之有效的技术纷纷涌现。其中,选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction）是一种被普遍应用于处理NOx污染问题的高效技术手段。本文运用CFD流体仿真方法对SCR催化器结构进行了优化,并通过相关试验验证了优化方案能有效提高系统的催化还原反应速率,具有一定理论价值和现实意义。本文以国内某主机厂的H20型柴油机为研究对象,依托国Ⅵ后处理开发项目。从理论方法出发,探究了国内外排放法规的发展历程,介绍了当前主流的后处理技术路线。然后结合SCR催化转化器的结构和工作原理建立了数值模型,设计出一种新型格栅式混合器。使用建模软件建立SCR系统和不同混合器的三维模型后进行网格划分,将划分好的模型导入仿真软件AVL FIRE内进行CFD流体仿真,设置不同工况的对照组,分别对三种混合器方案的SCR系统进行流场分析,以压力损失、湍动能、NH3分布以及NOx转化效率等因素为评价指标优选出最佳方案并进行台架试验验证。在试验过程中,研究了新型混合器对于混合均匀性及NOx转化效率的影响,验证了模型的可靠性;对SCR的壳体结构进行优化,探究不同工况下壳体结构改变对速度分布、流场分布、压力分布的影响,优选出最佳改造方案。设计试验探究优化后的SCR系统对NOx转化效率的影响因素,分析试验结果发现:装配新型混合器的SCR系统转化效率较高,尿素结晶情况较好,符合国Ⅵ排放污染物限值的要求。最后以WHTC排放循环测试试验验证了装配新型混合器的后处理系统的转化性能对NH3泄露的抑制作用。试验过程中得到以下结论:不同混合器方案压力损失差异很大,压差较大的混合器更容易发生尿素结晶问题,影响催化转化效果;不同工况下,两种方案混合器均能有效提高NH3混合均匀性;对入口扩张管扩张锥角进行改造,角度越大,压力损失也越大,且催化剂容易加速老化,影响催化转化速率;出口收缩管的收缩锥角改变对混合均匀性及催化还原反应速率无明显影响。优化后的SCR催化器较原SCR催化器的NOx转化效率提高了2.1%-4.6%。且在210℃-530℃温度区间内优化后的SCR系统NOx转化效率均高于95%,符合国Ⅵ柴油机SCR系统的开发要求。