柴油机金属丝纤维过滤器的模型改进和试验验证
两种柴油机过滤器过滤效果对比研究
１ ０ｍｍ。袋滤 器捕 集排 气微粒 靠 其滤袋 单 元完 成 ， ６
滤袋 单 元支 撑骨 架表 面覆 盖 的一层 滤料 （ 针刺毡 ） 将
排气 中的微 粒捕 集 。
在燃 烧 和排放 过 程 中炭 核 可 以 吸 附其 他 多 种 成 分 ，
被 吸 附物质 中包 括 已被证 实具 有致 癌 和促 癌作 用 的 多 环芳 烃 、 基芳 烃 和 含 有 硫 、 、 硝 氮 氧杂 原 子 的 多环 芳烃 ［ 。因此 ， 粒 排放 被认 为是 柴 油 机 最 重 要 的 ４ ］ 微 污染 物 。随 着柴 油 机保 有 量 的增 加 ， 粒排 放 对 环 微
的过滤 特点 ， 于进 一 步 开 展 过 滤器 研 究 和 丰 富过 对
但难 以实现 再 生 。能成 功再 生 的 过 滤 器 （ Ｃ 如 ＲＴ） 能够较 好地 解决 再生 问题 ， 价格 很 高 ， 于公 交 车 但 用 每 套 约 １ ０ ００ ０美元 ［ ］ 】 。柴油 机袋 滤 系统 采 用 袋 滤 器捕 集 柴油 机排 放 微 粒 ， 过 长 期 的试 验 和研 究工 经 作 ， 际应用 涉及 的一系 列 问题得 到解 决 ， 成功 地 实 并
刘 丽 萍 ，肖福 明 ，田 茂 诚
（ 东 大 学 能 源 与 动 力 工程 学 院 ，山 东 济 南 ２ ０ ６ ） 山 ５ ０ １
摘 要 ： 用 自行 设 计 安 装 的 柴 油 机 微 粒 取 样 系统 在 ５个 工 况 下 对 袋 滤 器 和 陶 瓷微 粒 过 滤 器过 滤后 的微 粒 进 行 采 采 集 ： 部 分 样 品 用 于过 滤 效 率 的 对 比 ， 外 一 部 分 样 品利 用 气相 色谱一 质 谱 技 术 （ Ｃ ＭＳ 用 于排 气微 粒 中 可溶 一 另 Ｇ — ）
电加热柴油机再生排气微粒过滤器的研制与试验
明 ，系统 所 采 用 的分 区电 加热 再 生技 术可 靠有 效 ，过 滤体 的再 生效 率 在 ７ ％ 右 ，根 据排 气 背压 的变 化控 ０左
制 再 生 装 置 的 ］ 作 ，再 生 装 置 起 到 了预 期 的 效 果 。 二 【 键 词 】 柴 油 机 ； 微 粒 过 滤 器 ；再 牛 关
烧 ，使排 气 背压恢 复 正常 。再 生 时 ，阀 门 ｌ 闭 ， 关
同￣ ｔ 开 阀门 ２ ｔＴ ， ，以避免再 生 时气 流 对过 滤 体 的直 接 冲击 ，以确保 过滤 体再 生稳 定 、有 效 地进 行 。
再 生能 力 ，为 进一 步 改善排 放性 能 提供 了依 据 。
２ 系 统 的 总 体 结 构 及 工 作 原 理
系统 主要 由柴油 机排 气微 粒后 处 理收 集器 （ 过
３ 过滤 器及 再 生装 置 的研 制
柴油 机排气 微粒 捕 获装 置 主要 由过 滤体 、玻璃
【 稿 日期 １ ２ ０ — ３ ２ 收 ０２０—７ 【 者 简 介 １ 严 降 龙 （１７ 一） 作 ９ ３ ．男 ，湖南 岳 阳 人 ，浙 江 大 学 动 力 机 械 及 车 辆 工 程 研 究 所 在 读 硕 ： ，主要 从 事 内燃 机 的 排 放 净 化 技 术 研 究 工 作 。 士
一
个 重要 位 置 。因此 ，有 必 要加 快研 究步 伐 ，将机
动 车排 放控 制技 术提 高 到新 的水 平 。
对 柴油 机微 粒 排放 的控 制 是机 动车 排放 控制 的
一
１ 放 ｆ ． 度 计 ３ 阀 门 ４６ＩＯ ． 排 Ｊ 烟 ２ ． ． Ｂ柴 油 机 ５温 度 计 ６排 气 管 ｌ ． ．
须定期 清 除 已沉积 在过 滤体 中的微 粒 ，使 排 气背 压
柴油机微粒过滤器的试验研究
柴油机微粒过滤器的试验研究朋友们！今天咱来聊聊一个挺有意思的玩意儿——柴油机微粒过滤器。
你可别小瞧了这个家伙，它在咱们的生活中那可是起着相当重要的作用呢！咱们都知道，柴油机这东西吧，用起来动力挺足的，好多大卡车、工程机械啥的都离不开它。
但它也有个小毛病，就是在工作的时候会产生不少微粒。
这些微粒要是就这么排到空气中去，那对环境可没什么好处，就像给空气撒了一把“小灰尘”，时间长了，空气质量肯定得变差。
这时候，柴油机微粒过滤器就闪亮登场啦！为了搞清楚这个过滤器到底有多厉害，科学家们可是做了不少试验。
就好比给它来一场“大考”，看看它能不能顺利过关。
试验的过程那叫一个复杂又有趣。
首先得模拟柴油机的实际工作情况，这可不容易。
要把各种参数都调整得跟真实情况差不多，就像给过滤器营造一个“真实的工作场景”。
然后让柴油机开始“干活”，产生那些讨厌的微粒，再看看过滤器能不能把它们都“抓住”。
在试验中，研究人员发现，这个微粒过滤器就像一个超级“清洁工”。
它通过一些特殊的材料和设计，让微粒在经过的时候就像掉进了“陷阱”一样，被牢牢地固定住，没办法再跑到空气中去捣乱。
而且啊，它的过滤效果还挺不错的，能把大部分的微粒都给拦住。
不过呢，这个过滤器也不是十全十美的。
就像人有时候会累一样，它在工作一段时间后，也会出现堵塞的情况。
这就好比“清洁工”手里的垃圾袋装满了，得清理一下才能继续干活。
所以，研究人员还得研究怎么让它定期“清理自己”，保持良好的工作状态。
除了关注它的过滤效果和堵塞问题，试验还研究了它对柴油机性能的影响。
毕竟，咱们可不能为了保护环境，就让柴油机的动力大打折扣啊。
结果发现，在合理设计和使用的情况下，微粒过滤器对柴油机的性能影响并不大，就像给它戴了个“小口罩”，既能保护环境，又不影响它正常发挥。
总的来说，通过这些试验研究，咱们对柴油机微粒过滤器有了更深入的了解。
它就像是一个默默守护环境的小卫士，虽然个头不大，但作用可不小。
油田注水用纤维过滤器(滤芯)技术水平探讨学术
万方数据
２００６年第３４卷第ｌ期
刘骁等：油田注水用纤维过滤器技术水平分析
一７９
质量浓度≤３ ｍｇ／Ｌ，粒径≤２¨ｍ”’２１。 该过滤器滤料采用长１ ｍ的纤维，捆扎成束，
固定在上滤盘。上滤盘起布水的作用。反洗开始 时，反洗水从上进水口进人滤罐，从下部流出；下 部升降电动机启动通过螺旋带动下托盘下行，松开 纤维束；上部电动机带动上滤盘交替正反转，滤料 在水中受到较大的水流冲刷。过滤时上部旋转停 止，下部升降电动机带动下托盘上行，压紧纤维 束。滤液从下部进入，从上部流出。
作者简介：刘骁，工程师，生于１９７０年，１９９２年毕 业于江汉右油学院矿场机械专业，现从事石油机械设计工 作。地址：（４３４０００）湖北省荆州『仃。电话：（０７１６）８１２１５０２。
收稿日期：２００５—０７—１９ （本文编辑王志权）
万方数据
江汉机械研究所研究开发的压紧式纤维束过滤 器结构见图４。
滤后出水口 反洗承进口
３
麟 黠 Ｕ口
２
图４纤雏束过穗嚣 ｌ一下筒体；２一升降机构；３一上筒体；４一旋转机构 近几年来该过滤器在油田的应用中取得了很好 的精细过滤效果。该过滤器过滤水质指标：进口水 质含油质量浓度≤３０ ｍ∥Ｌ，悬浮物质量浓度≤３０ ｍｇ／Ｌ，出口水质含油质量浓度≤５ ｍｇ／Ｌ，悬浮物
烧结金属过滤器
袋式过滤器
烧结金属过滤器
袋式过滤器
石油机械
２００６年第３４卷第１期
污染程度，过滤精度还可提高。现介绍２种油田使 用的这种过滤器。
①压紧机构上置式纤维球过滤器：此上部压紧 式纤维球过滤器结构见图２。该过滤器上部采用液 缸或螺旋带动压盘上下运动，过滤时下行压紧纤维 球，反洗时上行松开滤料。搅拌机构放到下部，依 靠搅拌叶片旋转搅拌。压盘采用筛板，取代了原非 压紧式的配水筛管，下部仍采用筛管或筛板集水。 同非压紧式一样，过滤时滤液高进低出，反洗时反 洗水低进高出，反洗水不间断，清水消耗量大。搅 拌桨叶的设计也采用标准直叶片或斜叶片，不反 转。此结构在反洗开始时搅拌叶片对纤维球伤害更 大，可能造成大量纤维球破坏形成散纤维，滤料易 流失，纤维易堵塞机构间隙；反洗水对滤料冲பைடு நூலகம்力 不大，滤料同样不易洗净，使过滤精度下降，使用 效果不理想。
过滤器验证方案
过滤器验证方案起草人：起草日期：审核人：审核日期：批准人：批准日期：医药有限公司1、引言1．1．验证小组人员及责任1.2 概述过滤器在医药工业上主要用于水和气体的纯化、去微粒、去细菌、分子分离及产品的浓缩，由于过滤材料、结构不同，性能亦不同。
有两种基本型式的过滤器：一种是深层纤维过滤器，无所谓孔径大小，过滤时难免有少量大颗粒物质进入滤液，特别在压力波动情况下，更易如此；另一种是微孔过滤器，滤膜孔径较为均匀，对于空气中的微粒更由于惯性和静电作用，使其滞留的效率更高，能挡住比孔径小3～5倍的尘粒，且微孔滤膜孔隙率高，因而阻力小，过滤速度较常规滤材快数10倍．1．3．验证目的建立过滤系统(过滤器)验证标准操作程序，通过检查、试验及长期运行，确认过滤系统(过滤器)达到设计技术规范的要求，确定过滤器系统（过滤器）的适用性。
适用范围：所有过滤系统(过滤器)的验证1.3.1微孔过滤器材质要求滤芯的材料选择主要考虑它们对众多化学溶液的抗腐性，被过滤液体与滤芯材料之间的化学相容性是十分关键的，一般选择滤芯的材料是看对被过滤液是否有耐腐性。
1.3.2微孔孔径及孔隙要求微孔孔径是指流过过滤器孔洞或通道的大小，一般用起泡点方法检查孔隙是在过滤器结构中的空间，应按工艺要求选择合适的孔径和孔隙。
1.3.3疏本性和亲水性选择疏水性材料(如聚四氟乙烯),表面张力较大的液体(如水)难以透过,做起泡试验要用异丙醇等溶液湿润。
亲水性材料(如尼龙、聚砜),象水这种表面张力较大的液体易于通过,做起泡试验时不必预先湿润。
1.3.4 起泡点在一块充分浸湿的过滤膜上,气体能从其中最大的毛孔束穿透(置换液体)形成气流时的压力就是起泡点压力。
1.3.5滤膜的类别根据微孔大小及用途、滤膜过滤器可分为：(1)微孔过滤：孔径0.1～1.0μm用于除微粒;0.22μm去除细菌;0.1μm去除病原体。
(2)超滤：孔径约5nm，用于分子分离、病毒分离、胶质分离、水质纯化，(3)反渗透：孔径约0.5nm，用于去盐、水质纯化、抗生素浓缩。
柴油机DOC+CDPF系统的过滤和再生性能试验研究
柴油机DOC+CDPF系统的过滤和再生性能试验研究张靖;孟忠伟;刘苗;陈秋宇;张川【摘要】基于氧化催化转化器(DOC)+催化型颗粒捕集器(CDPF)系统开展了发动机台架试验,对比系统前后的颗粒物粒径分布,获得了系统的过滤效率,同时也测量了该系统在各稳态工况下的再生效率.研究结果表明:该系统对颗粒物的过滤效率在发动机的各个工况均能达到95%以上;系统前的颗粒物数量浓度呈单峰分布,主要为核模态;系统后颗粒物数量浓度呈双峰分布,峰值分别在10 nm和150 nm左右,且10 nm左右波峰峰值最大;再生效率随着再生温度的升高呈上升趋势,测试系统的起燃温度在250℃以下;再生效率均随着再生时间的增加而增加,但在再生后期明显变缓;在较高的再生温度时,颗粒担载量增大将有利于提高再生速率.%The particle size distribution before and after the diesel oxidation converter (DOC) and catalyzed diesel particle fil-ter (CDPF ) system were measured and compared to obtain the filtration efficiency of particle on a test bench ,and the system regeneration efficiency was also measured under the steady conditions of different loads .The results show that the filtration ef-ficiency of particle is beyond 95% at each condition .The particle number concentration distribution before DOC+CDPF system shows a single peak distribution with the nuclear particle mode and that after DOC +CDPF system showed a double peak distri-bution at the size of 10 nm with a large value and 150 nm .The regeneration efficiency increases with the increase of regenera-tion temperature and regeneration time ,the ignition temperature of test system is below 250 ℃ and the regeneration becomesslow during the late phase .At a high regeneration temperature ,the increase of soot loading will promote the regeneration rate .【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P62-65)【关键词】柴油机;颗粒捕集器;过滤性能;粒径分布;再生效率;再生速率【作者】张靖;孟忠伟;刘苗;陈秋宇;张川【作者单位】西华大学汽车与交通学院汽车测控与安全四川省重点实验室四川汽车关键零部件协同创新中心 ,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院汽车测控与安全四川省重点实验室四川汽车关键零部件协同创新中心 ,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院汽车测控与安全四川省重点实验室四川汽车关键零部件协同创新中心 ,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院汽车测控与安全四川省重点实验室四川汽车关键零部件协同创新中心 ,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院汽车测控与安全四川省重点实验室四川汽车关键零部件协同创新中心 ,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TK421.5近年来汽车尾气对环境的影响日益明显，其中柴油机排放的颗粒物越来越受到人们的关注[1-2]。
柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟
文章编号:1000 2472(2006)04 0050 05柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟杨 靖 ,肖明伟,崔东晓,邓帮林,周 剑(湖南大学机械与汽车工程学院,湖南长沙 410082)摘 要:论述了1105柴油机的改进原理,对改进前的花瓣型燃烧室和改进后的盆形燃烧室建立了几何模型并划分动态网格.利用仿真软件STAR-CD 对改进前后的1105柴油机的燃烧过程进行三维数值模拟,计算了两种不同燃烧室的缸内气相流场及其燃烧的温度场和压力场,并进行了对比分析.试验结果表明,模拟计算值与实测值基本吻合,改进后的盆形燃烧室的1105柴油机有更好的动力性和燃油经济性.表明在模拟精度达到一定水平时,发动机缸内燃烧过程的三维仿真计算可用来降低产品的研制周期和费用,是一种有效的研究和设计手段.关键词:柴油机;燃烧室;工作过程;数值模拟中图分类号:TK421.2+,TP391.9 文献标识码:APerformance Improvement of Diesel Engine and 3D Simulation of the In Cylinder Working ProcessYANG Jing ,XIAO M ing w ei,CU I Dong x iao,DENG Bang lin,ZHOU Jian(College of M echanical and A utomotive Eng ineering,Hunan U niv,Changsha,Hunan 410082,China)Abstract:T he principle of the improvem ent about 1105diesel engine w as discussed.The 3D geometric models of the flow er shape combustion chamber and bowl shape combustion chamber w ere established,and the dynamic grid w as created.The 3D simulation of combustion process w as achieved both on the improved 1105diesel eng ine and its orig inal one by using the STAR CD softw are.The details of in cylinder gas fluid,tem pera ture field and pressure field were calculated and compared w ith each other.The accuracy of numerical simulation w as proved by comparing the results of simulation w ith experiment data.The results show ed that the power of the improved diesel engine w as increased significantly,and its fuel consumption w as decreased.It w as proved that the com puter simulation w ith high accuracy w as effective and could reduce the cost and shorten the time of product development.Key words:diesel engine;com bustion chamber;working process;numerical simulation内燃机缸内工作过程的数值模拟,能够用于分析和预测缸内气体流动过程的湍流参数的变化、燃油粒子的空间分布、可燃气体的浓度分布、缸内温度和压力分布以及各种燃烧产物的浓度分布等,从而可以为我们研究内燃机的性能和排放提供有效的参考依据和手段[1-3].本文运用流体分析软件STAR收稿日期:20051115基金项目:湖南省科委纵向科研项目作者简介:杨 靖(1957-),女,湖南益阳人,湖南大学副教授 通讯联系人.E mail:yangjing10@第33卷 第4期2006年8月湖南大学学报(自然科学版)Journal of Hunan U niversity (N atural Sciences)Vol.33,No.4Aug 2006CD对改进前后的1105柴油机的缸内工作过程进行了模拟计算,较详细地展示了缸内气相流场、温度场及压力场,并做了对比分析及试验验证.1 1105柴油机的改进原1105柴油机采用梅花瓣型燃烧室,其设计的主导思想是将进气旋流的一部分通过燃烧室的梅花形状转换为紊流以促进燃烧.这一设计在低转速和喷雾特性不理想时,特别是喷雾贯穿度达不到要求时对促进燃烧具有一定的效果,而在高转速下效果并不理想,并且变工况适应性也不好.其原因在于: (1)为了防止活塞与进、排气门相碰,活塞顶面设有两个浅凹坑,当压缩接近终了时,凹坑的形状干扰和削弱了压缩挤流的强度,显然在燃烧初期的反挤流也会被衰减;(2)当气流进入活塞顶的燃烧室空间后,进气旋流又受到四个梅花瓣的阻尼作用,使进气旋流进一步衰减.所以到了燃烧后期,进气时所形成的旋流将被严重衰减,致使燃烧缓慢和冒烟等[4,5].原柴油机燃烧室为 型,这是因为理论上,在燃烧室中心存在一涡核死区,在这一区域内气流运动线速度小,燃油少,涡流与紊流小,因而油气混合质量差,这时燃烧室底部的凸形锥台可以与喷注锥体相适应,有利于使空气集中在喷注附近并且减少燃烧室内的 死区,能有效地加快燃烧和改善排放.但实际上,进气涡流是行星涡流,无法准确计算出死区实际直径的大小.当涡流足够强,涡环直径足够大时,燃烧室内将不存在死区,这时底部中心的凸起反而严重阻碍混合气形成及其燃烧.同时,原1105柴油机气道实验结果显示,其进气阻力比较大且涡流强度弱,致使发动机的充量系数和进气涡流强度均不理想.通过计算机仿真分析,将原来的梅花瓣型燃烧室改为普通的盆形燃烧室,并将燃烧室的位置作了相应的调整,有效地避免了挤流和涡流的衰减,同时使喷雾相对于燃烧室的 落点更加合理.本文利用仿真软件对改进前后的柴油机缸内气相流场及其燃烧的温度场和压力场进行了仿真计算并作了相应的分析.2 几何模型建立及网格的划分由于受到计算机硬件设备的限制,在保证模拟计算结果精度能满足要求的前提下,对实体结构进行了简化处理.1105柴油机采用四孔喷油嘴,且每个喷孔喷油量相同,而燃烧室相对于气缸中心的偏心量亦很小,因此只采用完整几何体的四分之一模型[6-8].这样,用于计算的几何模型为一个包括气缸和活塞顶四分之一的几何实体.燃烧室几何模型建立后,我们就必须对其区域离散化,即划分网格.由于燃烧室边界的运动性,必须及时定义其运动以适应边界的运动.本文采用内燃机专用网格生成器ES-ICE,它可以方便地生成动网格,以便对燃烧进行瞬态分析.划分的网格主要为六面体,但为了能准确反映出燃烧室形状,在燃烧室边角处,活塞与缸盖交界处采用了混合网格模式,即单元中包含很少的四面体和棱柱体[8].3 计算结果分析3 1 模拟计算中柴油机的参数表1为改进前后1105柴油机的参数.表1 1105柴油机的参数Tab.1 The reference of1105dielel改进前改进后气缸直径/mm105105行程/mm115115压缩比17.517供油提前角/(!CA)1818转速/(r∀min-1)220022003 2 气相流场的模拟结果及分析图1为1105柴油机改进前后花瓣型和盆形燃烧室不同曲轴位置时气缸纵剖面的速度矢量图,图中单位为m/s.由图1可以看出,改进后的盆形燃烧室产生的挤流强度要大于改进前的花瓣型燃烧室.较强的挤流运动可以增强燃烧室内的湍流强度,更好地组织缸内的气体运动,有利于提高燃烧效率.当活塞下行时,燃烧室中的气体向外流到环形空间,产生的逆挤流将有助于将燃烧室内的混合气流出,使其进一步和气缸内的空气混合燃烧.3 3 燃烧过程的模拟结果及分析图2为1105柴油机改进前后花瓣型和盆形燃烧室不同曲轴位置时气缸纵剖面的压力场图,图中单位为Pa.51第4期杨 靖等:柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟图1 改进前后缸内速度矢量图Fig.1 T he velocity diagram befo re and after improv ement从图2中对比可以看出,在5!BTDC 的时刻,改进前的柴油机缸内压力要明显高于改进后的柴油机,此后其缸内压力急剧升高,在5!ATDC 附近达到最大值,为7.32M Pa.而改进后的盆形燃烧室的最高爆发压力出现在12!AT DC 附近,为7MPa.由此可见,柴油机改进后,其压力升高率和最高燃烧压力都有所降低,从而避免了燃烧室壁面以及活塞、曲轴等机件受到强烈冲击,降低了机械冲击负荷和噪声,使发动机工作更柔和,运转更平稳.图3为1105柴油机改进前后花瓣型和盆形燃烧室不同曲轴位置时气缸纵剖面的温度场图,图例单位为#.52湖南大学学报(自然科学版)2006年图2 改进前后缸内压力场图F ig.2 T he pressure field before and after improvement图3 改进前后缸内温度场图F ig.3 T he temper ature field before and after impr ovement在柴油机压缩行程中,缸内温度不断上升,燃料的自燃温度因压力升高而不断下降.燃油喷入气缸时,缸内的温度远高于燃料在当时压力下的自燃温度,但燃料并不马上着火,而是有一个滞燃期,由图3(a)中可以看出.在随后的急燃期和缓燃期内,缸内的温度持续上升至最大值.由图3(b)和图3(c)中可以清晰地看到:在火焰传播的过程中,由于燃烧所产生的小涡流,燃烧膨胀的气体推动活塞向下运动时,在燃烧室附近形成逆挤流,带动燃烧室内的高温燃气流向余隙容积,使火焰传进余隙容积内.由图3中可以看出,改进前的柴油机缸内最高温度出现在9!ATDC,为2180#;改进后柴油机缸内最高温度出现在18!ATDC 时刻,为2153#,比改进前略低.4 试验结果与模拟计算结果的比较图4为改进后的1105柴油机在2200r/min,供油提前角为18!时的实验值与改进前后的数值计53第4期杨 靖等:柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟算示功图对比.图4 1105柴油机的P - 图Fig.4 T he P - figure of 1105diesel由图4可知,改进设计后的1105柴油机上的实验值与数值计算所取得的结果比较吻合,误差在5%左右,这说明三维数值模拟的正确性较好.对于柴油机而言,降低噪声(使柴油机平稳运转)与提高经济性(使柴油机经济运转)之间往往发生矛盾.为了减少燃烧噪声及降低机械负荷,希望降低压力升高率及最高燃烧压力;而欲使柴油机有较高的效率,希望燃料尽量在上止点附近燃烧.降低压力升高率就意味着较多的燃料不在上止点附近燃烧,其结果使燃烧拉长,柴油机热效率下降,燃油消耗率增高.因此,比较适合的放热规律是希望燃烧先缓后急,即开始放热要适中,以满足运转柔和的要求;随后燃烧要加快,使燃料尽量接近上止点附近燃烧[5].由图4可以看出,改进后的盆型燃烧室最高爆发压力要低于花瓣型燃烧室,到达最高压力的时间要比花瓣型燃烧室迟,而且燃烧放热后期压力高于花瓣型燃烧室.这说明盆形燃烧室放热规律是先缓后急,因此运转更为柔和,燃烧噪声减小,而且燃烧更充分,燃油消耗率下降,功率提高.此外,还进行了标定转速(2200r/min)下的负荷特性试验,测试结果如表2所示.表2 1105柴油机改进前后性能参数对比Tab.2 The difference of 1105diesel referencebetween before and after improvement改进前改进后最大功率/kW 12.314.7扭矩/(N ∀m)6263.9最低燃油消耗率/(g/kW ∀h )232225.2排气温度/#535538烟度/(FSU)2.72.5由表2中试验数据可知,1105柴油机改进后,其最大功率和扭矩都有较大程度的提高,而最低燃油消耗率有所降低,排气温度基本不变,烟度也比原机略低.5 结 论本文在对燃烧过程优化分析的基础上,对1105柴油机的燃烧室做了相应的改进.建立了改进前后的模型,并进行了三维数值模拟计算,根据计算结果对比分析了改进前后的1105柴油机的缸内工作过程.对比发现,改进后的盆形燃烧室能充分利用涡流能量、加快混合气形成、提高空气利用率、缩短燃烧时间、改善燃烧条件.试验表明,数值模拟结果与试验结果较吻合,改进后的机型的整机性能相对于改进前有了较大的提高.研究结果同时表明,发动机的缸内工作过程的三维数值模拟计算具有较高的可信度,它有利于缩短和降低产品的研制周期和费用,是一种有效的研究和设计手段.参考文献[1] 许元默,帅石金,王燕军.发动机缸内数值模拟现状及发展方向[J].小型内燃机与摩托车,2002,31(5):36-41.XU Y M ,SHUAI S J,WANG Y J.In cylinder numberical simula tion and the devel opment trend of engines [J ].Small Internal Combustion Engi n e and M otorcycle,2002,31(5):36-41.(In Chinese)[2] GONZALES M A,LIN Z W ,RE IT Z R D.M odeling diesel engine spray vaporization and combusti on[C]∃SAE Paper 920579.[3] 高文志,赵明,贾贵起,等.柴油机工作过程模拟计算[J].小型内燃机与摩托车,2004,33(6):3-5.GAO W Z,ZHAO M ,JIA G Q,et al.Operating process simul at ing calculation of diesel[J ].Sm all Internal Combustion Engine and M otorcycle,2004,33(6):3-5.(In Chinese)[4] 杨靖,李克,潘朝晖.105系列直喷式柴油机新燃烧系统开发[J].内燃机工程,2003,24(6):13-16.YANG J ,LI K,PAN Z H .Development of direct injection com bustion s ystem of 105series diesel engines [J ].Ch i nese Internal Combustion Engine Engineering,2003,24(6):13-16.(In Ch i nese)[5] 杨靖,任承钦,谢惠民.直喷式柴油机燃烧过程的合理组织[J ].湖南大学学报(自然科学版),2001,28(4):49-53.YANG J,REN C Q ,XIE H M.On burni ng process formati on of the direct injection diesel engines[J].Journal of Hunan University (Natural Sciences),2001,28(4):49-53.(In Chinese)[6] KONG S C,HAN Z,REIT Z R D.The development and application of a diesel igni tion and combustion model for multidimensional engine simulation[A]∃SAE paper 950278.[7] 贺萍.直喷式柴油机喷雾碰壁混合三维数值模拟及实验研究[D].武汉:华中理工大学,1996.HE P.T hree dimensional numerical modeling and experiment study on spray w all i m pingement in D.I.diesel engines [D ].Wuhan :Central China University of T echnology ,1996.(In Ch i nese)[8] 杜爱民.直喷式柴油机缸内气体流动和喷雾过程的三维数值模拟[D].镇江:江苏理工大学,1996.DU A M.T hree dimensional numeri cal simulation of th e fluid flow s and spray process in ID diesel engine[D].Zhenjiang :Jiang su University of Science and Technol ogy,1996.(In Chinese)54 湖南大学学报(自然科学版)2006年。
金属纤维烧结毡用于柴油机尾气过滤的研究
由图 １ ～ ２所示 的结 构和特 性 ， 使得不 锈钢 烧结
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ０ － ２ ０
作者简介 ：贾瑞 正（ １ ９ ８ ８ 一 ）， 男， 重庆通信学 院在读硕 士研究生 ， 专业 ： 动力机械及工程 ， 主要研究方向 ： 柴 油机尾气过滤器 的可持续再生。
２ ０ １ ３年
第 ４期
移
动
电
源
与
车
辆
２ ７
金 属 纤维 烧 结 毡 用 于 柴 油机 尾 气 过 滤 的研 究
贾瑞正 ， 沈卫 东 ， 徐嘉峰 ， 张
（ １ ．重庆通信学 院 ， 重庆
２ ．７ ３ ６ ８ ２部 队 ， 江苏 徐州
晖 ， 朱礼杰
４ ０ ０ ０ ３ ５ ；
２ ２ １ ０ ０ ０ ）
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毡 能够 具有 以下优 点 ： ① 纳 污容 量 大 ， 过滤 精度 高 ，
微 图。
基于CFD-DEM的金属纤维滤网反吹过滤特性研究
中国粉体技术CHINA POWDER SCIENCE AND TECHNOLOGY 第27卷第4期2021年7月Vol. 27 No. 4Jul. 2021文章编号:1008-5548 (2021) 04-0084-09 doi ：10.13732/j.issn.l008-5548.2021.04.011基于CFD-DEM 的金属纤维滤网反吹过滤特性研究彭 涛S 丁昕越"，刘雪东"，蒋 威"，顾宇形"，刘梅华"，朱梓瑞*(常州大学a.机械与轨道交通学院；b.江苏省绿色过程装备重点实验室，江苏常州213164)摘要：为了探究颗粒在金属纤维过滤网内部的反吹过滤特性，根据扫描电镜成像获得的金属纤维滤网内部纤维的微观 形貌及排布方式，对金属纤维滤网进行三维重建，并根据其出厂参数建立初始清灰模型；采用CFD-DEM 联合仿真的方 法，对金属纤维滤网内部的颗粒反吹过程进行数值模拟，研究反吹压力、反吹时间对清灰效果的影响，并对反吹前后颗 粒在滤网内的分布情况进行探讨。
结果表明：清灰效率随着反吹压力的增大而增大，其增速随着反吹压力的增大而存 在着明显的边际递减效应；反吹前颗粒主要集中在近滤网表面处，反吹后在距离滤网表面0.10 nun 之内超过94%颗粒 被吹除；随着反吹时间的增加，清灰效率先逐渐提高，之后保持稳定，反吹时间只有在一定范围内会影响纤维滤网的清 灰效果，反吹压力越大，达到平衡清灰效率所需要的反吹时间越短；对于孔隙率为74.8%、容尘量为3. 85 mg/cm 2的金 属滤网，当反吹压力为1 900 Pa 、反吹时间为80 ms 时，清灰效果最好。
关键词：金属纤维过滤网；反吹压力；反吹时间；清灰效率；CFD-DEM 联合仿真中图分类号:TQ545 文献标志码:AResearch on back-blowing characteristics ofmetal fiber filter based on CFD-DEMPENG Tao a , DING Xinyue a , LIU Xuedong^ , JIANG Wei a , GU Yutong a , LIU Meihua a , ZHU Zirui a(a. School of Mechanical Engineering and Rail Transit ； b. Jiangsu Key Laboratory of Green Process Equipment ,Changzhou University, Changzhou 213164, China)Abstract : In order to investigate the back-blowing filtration characteristics of particles inside the metal fiber filter , three-dimen sional reconstruction of the metal fiber filter was carried out according to the microscopic morphology and arrangement mode of the inner fiber obtained by scanning electron microscopy (SEM ) and the initial dust removal model was established according to its factory parameters. CFD-DEM co-simulation method was used to simulate the particle back-blowing process inside the metal fiber filter. The influence of back blowing pressure and back blowing time on the effect of dust removal was studied and the distribution of particles in the filter screen before and after back blowing was discussed. The results show that the cleaning efficiency increases with the increase of the back-blowing pressure , and its growth rate has a significant marginal decreasing effect with the increase of the back-blowing pressure. Before the back-blowing , the particles are mainly concentrated near the surface of filter screen. After back-blowing , more than 94% of particles are blown away within 0. 10 mm from the surface of filter screen. With the increase of the back-blowing time, the cleaning efficiency will increase first and then remain stable , the back-blowing time will only affect the cleaning effect of the fiber filter within a certain range. The higher the back-blowing pressure is , the shorter the back-blowing time is required to reach the equilibrium cleaning efficiency. For the metal filter screen with porosity of 74. 8% and dust holding capacity of 3. 85 mg/cm 2 , the cleaning effect is the best when the back-blowing pressure is 1 900 Pa and the back-blowing time is 80 ms.Keywords : metal fiber filter ； back-blowing pressure ； back-blowing time ； dust removal ； CFD-DEM co-simulation收稿日期：2020-12-18,修回日期：2021-03-25o基金项目冲国石油化工集团公司重点研发计划,编号：418020以o第一作者简介:彭涛(1996-)，男，硕士研究生，研究方向为环保设备及技术。
柴油机直截型纤维颗粒过滤器效率的模拟计算与分析
柴油机直截型纤维颗粒过滤器效率的模拟计算与分析
严兆大;芮阳;曹韵华;苏石川;张镇顺
【期刊名称】《燃烧科学与技术》
【年(卷),期】2002(008)006
【摘要】提出了直截形纤维过滤过程模拟计算的方法.计算模型建立在Happel-Kuwabara单元模型的基础上,并假设纤维对颗粒的捕获按惯性碰撞机理进行.数值模拟包括对纤维绕流流场以及颗粒在流场的运动轨迹计算两部分.模拟计算还分析了各参数,如宽高比、纤维角、颗粒直径等对直截形单纤维过滤效率的影响,为纤维过滤器优化设计提供了理论依据.
【总页数】5页(P561-565)
【作者】严兆大;芮阳;曹韵华;苏石川;张镇顺
【作者单位】浙江大学机械及能源工程学院,杭州,310027;浙江大学机械及能源工程学院,杭州,310027;浙江大学机械及能源工程学院,杭州,310027;浙江大学机械及能源工程学院,杭州,310027;香港理工大学机械工程系,香港
【正文语种】中文
【中图分类】TK421
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摘要：本文建立了改进的柴油机颗粒过滤器的计算模型，计算模型结合流场计算结果和对初
始条件的假设，考虑了纤维过滤体下游流动的涡流对颗粒的卷吸作用，并探讨了大尺寸颗粒在纤
维表面的吸附效应对过滤效率的影响。计算结果表明，涡流和颗粒在纤维表面的吸附效应，使得
纤维过滤效率高于不考虑这些效应时的计算结果，改进模型能够更好地符合试验结果。
究其原因有如下几点： 1.个人品味不高。 2.利益驱动，为了获取佣金，将次品推荐给读者。 3.没有精品，为了换取好的排名而以多取胜，商 品数量直追淘宝网商城。违背了导购的初衷。 4.各自为战，眼界自然不够开阔。要把自己真正 买过的好商品推荐给读者，而个人买的商品有限，只 有人云亦云了。/list.php/50016349.html 5.没有脱离淘宝网的评价体系，一味的推荐皇冠 商品。导购类网站应该定位在拥有优质商品的非皇冠 店铺。/list.php/50005998.html
者对计算模型进行了改进。模型考虑了过滤体下游 的涡流流动对颗粒的卷吸作用以及吸附在纤维表面 的微米级尺寸颗粒的沉积效应对过滤效率的影响。 比较结果表明改进的模型和试验结果有较好的一致 性。
２过滤器模型
发动机废气流经过滤器时，废气中部分颗粒由 于惯性碰撞、拦截和布朗扩散运动，将沉积于过滤器 不锈钢丝纤维的表面。在文献［５］提出的纤维过滤 器ｆａｎ模型中，假设过滤体的空间排列近似呈交错 矩阵的形式，如图１所示。图中ＡＢＣＤ为半周期单 元对应的计算域；ｇ、＾分别为计算域的高度和宽度； 口、６为纤维的高度和宽度。为了减小理论模型和实
ｄｔ—ｌＤｐｄ；ｃｃＶ
式中，“、ｖ为由ＦＬＵＥＮＴ ６程序计算得到的气流流 动的速度分量；“，、ｖ，为颗粒的速度分量；ｄ，为颗 粒尺寸；ｌＤ。为颗粒密度。方程左边为惯性加速度项， 右边第一项为流体拽力（ｄｒａｇ ｆｏｒｃｅ）的加速度，Ｃ。是 康宁涵系数（ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ ｆａｃｔｏｒ）。惯性加速度项和 流体拽力加速度项共同反映了惯性和拦截收集机制 的作用；扎；（ｔ），咒，（￡）为单位质量上的布朗力的模 拟值。这里采用高斯随机过程模拟布朗力［５］。在￡， 时间步，发生两个高斯随机数Ｚ；（Ｚ，和Ｚ，），并按式 （３）构成单位质量的布朗力分量行；（挖，和ｎ，）
Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ａ Ｍｅｔａｎｉｃ Ｆｉｂｒｏｕｓ Ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ
ＣＡｏ ＹｕＩＩ－ｈｕａｌ，ＹＡＮ Ｚｈａｏｒｄａｌ，ＣＨＥＵＮＧ ＣｈｕＩＩ－ｓｈｕｎ２，ＳＵ Ｓｈｉ－ｃｈｕａＩｌ３ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；
收稿日期：２００３－１０．２７
作者简介：■韵华（１９７６一）。男。博士生。主要研究方向为柴油机颗粒排放控制。Ｅ－ｍａｎ：棚ｃｙｈ岫＠ｃｍ∞．司ｕ．ｅｄⅡ．ｃｎ。
万方数据
时下有一种说法：“淘宝网只有皇冠店铺在赚钱， 而拥有优质商品的非皇冠店铺受到了冷遇。”另一方 面，淘宝网信誉评价体系也不够完善，用刷信誉的办 法来获得皇冠，皇冠店铺已经不再是买家放心的购物 渠道。所以淘宝网导购类网站势必成为最受追捧的淘 宝网的入口。从而将卖家信誉转移到导购者的身上。 而当前淘宝网导购行业良莠不齐，真正出类拔萃的没 有几个。/list.php/21.html
内燃机工程 CHINESE INTERNAL COMBUSTION ENGINE ENGINEERING 2004，25(4) 0次
参考文献(7条) 1.Cheung C S.Chan S L.Cheun C W Feasibility Study of Retrofitting Low Cost Rraps to In-use Diesel Vehicles Below 4 Tones Gross Vehicle Weight 2000 2.Hung W T.Cheung C S.Yau D Diesel Vehicles Emissions Control and Its Emissions Benefits in Hong Kong 3.Oh S H.MacDonald J S.Vaneman G L Mathematical Modeling of Fibrous for Diesel Particulates-Theory and Experiment
4.曹韵华.张镇顺.严兆大 柴油机金属丝纤维过滤器的模拟和试验验证[期刊论文]-内燃机学报 2004(01)
5.Kirsch A A.Stechkina I B The Theory of Aerosol Filtration With Fibrous Filters in Fundamentals of Aerosol Science 1978 6.Abuzeid S.Busnaina A A.Ahmadi G Wall Deposition of Aerosol Particles in a Turbulent Channel Flow 1991(01) 7.Brown R C Air Filtration-An Integrated Approach to the Theory and Applications of Fibrous Filters 1993
２．Ｔｈｅ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ Ｐ０１ｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；３．Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｆｉｂｒｏｕｓ ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒ— ｔｉｃｕＩａｔｅ ｔｒａｐ． Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｆｌｏｗ ｆｉｅＩｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｄｒｅｗ ｂａｃｋ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｖｏｒｔｅｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｇｒｅｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｂｅｔｔｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｆｒｏｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｅｆｆｅｃｔｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．
如前所述，在高流速条件下，过滤体下游出现的
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柴油机金属丝纤维过滤器的模型改进和试验验证
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
曹韵华， 严兆大， 张镇顺， 苏石川 曹韵华,严兆大(浙江大学,机械与能源工程学院,杭州,310027)， 张镇顺(香港理工大学)， 苏石川(华东船舶工业学院;机械与动力工程学院)
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1.期刊论文 焦宇飞.梁和平.沈剑平 发动机颗粒排放全流稀释系统设计 -内燃机工程2003,24(4)
在发动机颗粒排放测试过程中,排气稀释系统是必备的设备.目前排放测量法规所用的排气稀释系统有两种:一种是全流稀释系统,另一种是部分流稀 释系统,主要设备依赖进口.本文设计了一种发动机排放测量全流稀释系统,可以满足车用发动机排放测量需要.
图３交错纤维矩阵流场示意图
２．２单元格收集效率计算
对颗粒浓度低的两相流体，可以采用轨迹跟踪
法计算颗粒的轨迹并模拟颗粒在纤维表面的沉积过
程。对符合Ｓｔｏｋｅｓ ｒｅｇｉｍｅ条件的球形颗粒，颗粒运
动方程为：
尝：辨（“一ｕ＋ｎ）
ｄ￡一ｌＤｐｄ；ｃ。¨“９门”小¨
誓：等（ｖ一¨’＋９门吐“￡’ｕ）７
（２）
图２模型过滤器的照片（纤维垂直布鬣） ２．１ 流场模拟
假设流体流经交错纤维矩阵的流动为二维、稳 态、不可压缩和定常物性参数牛顿流体的流动，采用 ＦＬＵＥＮＴ ６的流体计算软件提供的周期性流动模型 （ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ），可以较为方便地 计算出流体绕流纤维组矩阵的流场。发动机在ｏ％ 负荷、１３８０ｒ／ｍｉｎ工况时流速为２．８ｍ／ｓ情况下的流 场图如图３所示。
“∽吃俘
（３）
式中，Ｓ。是高斯白噪声过程的谱密度。
ｓ。一箍餐
（４）
式中，丁为流体绝对温度；五为玻尔兹曼常数。 轨迹模拟计算步骤如下：每次从人口截面（图３
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关键词：内燃机｝颗粒排放ｆ纤维过滤器；数值模型；后处理
Ｋｅｙ Ｖ№Ｉ．ｄｓ：Ｉ．Ｃ．Ｅｎｇｉｎｅ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ；Ｆｉｂｒｏｕｓ Ｆｉｌｔｅｒ；
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：Ａｆｔｅｒ—Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
中图分类号：ＴＫ４２１．５
文献标识码：Ａ