随着欧Ⅴ、欧Ⅵ排放法规对氮氧化物（NO_X）排放限值日趋严格,单纯依靠柴油机机内净化技术已无法达到减排标准,使用排放后处理技术来降低NO_X排放已成为业界的共识。以尿素为还原剂的选择性催化还原（SCR）技术由于不改变柴油机本体结构,脱硝效率高,经济性好,适应温度范围广等特点,已在欧洲等发达国家和地区已经得到了广泛的应用,对改善柴油汽车尾气污染发挥着越来越重要的作用。然而,国内由于受到核心技术壁垒以及试验装置成本的制约,难以对SCR技术进行深入研究,为此,本文应用排气流场与SCR化学反应耦合的方式,深入研究多工况下柴油机SCR系统的运行特性。本文以一款排量11.596L的中冷增压柴油机为原机,考虑到试验条件不足导致不能测量排放气体成分的问题,应用一维化学反应模型、三维计算流体动力学（CFD）相耦合的方法,既能解决CFD耦合台架试验时所产生计算耗时大的缺陷,同时又能解决单纯采用一维化学反应模型时未考虑气体均匀性分布对转化效率的影响问题,具有一定的应用前景。首先,对SCR系统进行建模。详细阐述了CFD仿真过程所用的气体流动模型、尿素喷雾模型以及化学反应计算时的一维催化器模型。确定入口多孔管和SCR催化箱尺寸设计,建立SCR系统的三维模型,并在CFD软件中对模型进行流场域处理。然后,获取SCR系统运行参数并对结构参数进行确定。建立柴油机一维仿真模型,利用发动机台架试验验证模型的合理性,获取多个工况点的排放运行参数,对催化器载体尺寸进行确定,选取典型工况点的排气运行参数作为CFD仿真的边界条件对SCR系统进行全尺寸模拟,重点建立NH₃均匀性系数γ来评价六串孔催化箱入口截面NH₃的均匀性程度,确定尿素喷射参数,并通过最大功率点的排放运行参数对系统压降进行校核,验证SCR系统满足压降要求。最后,实现SCR系统内部一维化学反应与三维流场的耦合分析。通过建立整机模型分析加装SCR系统对柴油机动力性和经济性的影响,并分析不同工况排气运行参数之间的关系,通过已知排气参数关系,应用一维化学反应与三维流场相耦合的方法研究排气温度、氨氮比（ANR）、NO₂/NO_X对NO_X的转化效率以及副产物N₂O生成的影响。研究结果表明:排气温度在200℃～400℃区间内,ANR为1.1,NO₂/NO_X为0～0.5时,NO_X的转化效率最高,副产物N₂O的生成最少。