基于FLUENT的炭化微米木纤维虑芯DPF性能模拟与实验研究.pdf

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1、第42卷第2期2013年4月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTl0NENGINEANDMOTORCYCLEV01．42No．2Apr．2013基于FLUENT的炭化微米木纤维虑芯DPF性能模拟与实验研究+郭秀荣侯戌岭张汉召马岩杨春梅(东北林业大学机电学院黑龙江哈尔滨150040)摘要：炭化微米木纤维材料是一种新型的柴油车尾气过滤材料，它具有过滤效率高、成本低、背压小等优点。根据炭化微米木纤维微粒捕集器的特点，通过犀牛及GAMBIT软件建立炭化微米木纤维滤芯三维模型，利用FLUENT

2、软件对炭化微米木纤维尾气微粒捕集器内部流场进行模拟，并用云图表达流场尾气流速、压力及粒子运动规律的模拟结果，最后利用6110A柴油机实验台通过实验对模拟结果加以验证。关键词：炭化微米木纤维柴油车尾气微粒捕集器FLUENT性能模拟实验中图分类号：TG315。4文献标识码：A文章编号：1671-0630(2013)02—0043—04PropertySimulationandTestofCarbonizedMicro-WoodFiberFilterDPFBasedonFLUENTGuoXiurong，HouS

3、huling，ZhangHanzhao，MaYan，YangChunmeiNortheastForestryUniversity(Harbin，Heilongjiang，150040，China)Abstract：TheCarbonizedMicro．WoodFiber(CMWF)isanewtypeofdieselparticulatefilter(DPF)materi—a1．ItiSofhigheffeciency．10WcostandlOWbackpressure．Three．dimensional

4、modelofCMWFfilteriScrea—tedbyRhinosoftware．ThentheinteriorflowfieldofCMWFfilteriSsimulatedbyFLUENTandthesimulationresuhsoftheexhaustvelocity，pressureandparticlemovementlawareshownbynephogram．Lastly，thesimu-lationresultsarevalidatedbya6100Adieselenginetest

5、bench．Keywords：Carbonizedmicro—woodfiber，Dieselparticulatefilter，FLUENT，Propertysimulation，Test引言柴油车具有良好的动力性、稳定性和经、济J陛，近年来越来越受到人们的青睐，但其微粒排放却为汽油车的30～80倍，这种微粒排放物会对环境造成严重的污染，也会危害人类健康⋯。微粒捕集器(DPF，DieselParticulateFilter)被认为是解决柴油机微粒排放问题最有效的手段之一，已成为当前柴油车微粒排放控制技术

6、的研究热点‘2J，但深受价格、再生、柴油品质以及过滤超微颗粒等诸多问题的困扰，在一些国家一直未得以良好的应用。针对以上问题，我们利用特殊工艺对微米木纤维进行整体炭化和活化，制成绿色环保、成本低、净化效率高、具有活性炭性质的炭化微米木纤维(CMWF，CarbonizedMicronWoodFiber)过滤体(亦称滤芯)∞J。为了形象化描述滤芯净化规律，本文根据炭化微米木纤维微粒捕集器的特点，通过犀牛及GAMBIT软件建立CMWF滤芯三维模型，利用FLU．ENT软件对CMWFDPF内部流场进行模拟，并用云图表

7、达流场空间流速、压力及粒子运动规律的模拟结果，+基金项目：炭化微米木纤维滤芯柴油车尾气微粒捕集微观机理研究(中国博士后基金：20100471013)；炭化微米木纤维柴油车尾气PM和NO；净化机理研究(中央高校基本科研业务费专项资金：DLIlCB01)；柴油车炭化微米木纤维尾气微粒捕集器研发(绿动未来·2010高校环保科研应用技术支持计划项目)。作者简介：郭秀荣(1972一)，女，副教授，博士，研究方向为柴油车排放控制。小型内燃机与摩托车第42卷最后通过实验对模拟结果加以验证。1炭化微米木纤维滤芯制作工艺及

8、特性CMWF是顺纹刨切木材制成的几十微米厚、几百微米宽、几千微米长的高强度木纤维，经过胶合和热压重组成型，再经过特殊工艺炭化和活化而成的新型过滤材料∞J。笔者所在课题组利用自行研制的数控大型微米刨片机加工微米级厚度刨花，并将刨花加工成微米木纤维，进而利用微纤丝模压制品加工专用压机制成微米木纤维滤芯，利用特殊炭化和活化工艺初步研制出CMWF滤芯并组装成可拆卸式DPF(图1)。图1CMWF滤芯和司拆卸式DPF2三维网格模型2．1三