一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法技术

本发明专利技术公开了一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，该方法分别以孔密度、进出口孔道直径比值、载体孔道形状、壁面渗透率等物性参数为单一变量，得出其对DPF捕集与再生影响的仿真曲线，并综合得出DPF捕集与再生的最优化设计方案；经曲线分析得出以下仿真优化方案：较大的孔密度、较大的进出口比例、采用六边形孔道、高壁面渗透率、较低碳烟渗透率、较厚的孔道壁厚，更有利于实现DPF的节能捕集和有效再生。集和有效再生。集和有效再生。

【技术实现步骤摘要】
一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法


[0001]本专利技术涉及柴油机仿真计算
，具体为一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法。

技术介绍

[0002]柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，简称DPF)是一种安装在柴油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它将尾气中的颗粒排放物质进入大气之前将其捕捉。
[0003]DPF在实际工作过程中，发动机绝大多数工况和运行条件下，捕集到的碳烟微粒并不能仅仅依靠被动再生而完全被消除。这是因为DPF被动再生过程中，碳烟微粒氧化速率要低于碳烟微粒的捕集累积速率，因此DPF捕集到的碳烟微粒依然会缓慢增加，并将最终达到饱和，使DPF失效。所以当微粒累积程度达到一定的量值时需要进行主动再生，去除DPF无法通过被动再生而氧化的碳烟微粒，从而释放DPF的捕集空间，提高DPF的工作效率。DPF自身的物性参数对主动再生性能有着极大的影响，亦是目前DPF再生研究人员所关注的焦点问题之一。
[0004]当前对于DPF的各项物性参数对捕集与再生影响的研究因素较为单一，尚未形成DPF最优捕集与再生的统一标准，且此基础上进行的软件数值仿真与实际相比误差较大。
[0005]因此，如何提供一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，以提高仿真精度及仿真与实际的契合度，即成为本领域人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，该方法以DPF的多种物性参数为单一变量，分别得出其对DPF捕集与再生影响曲线，并综合得出DPF捕集与再生的最优化设计方案。
[0007]一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：搭建仿真模型，采用AVL
‑
Boost软件的Boost Exhaust Gas Purifier Module模块，建立柴油机DPF的数值仿真模型，并且在AVL
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Fire ESE后处理模块中输入试验用143mm
×
152mm型号的碳化硅滤芯的相关边界条件；
[0009]步骤二：以孔密度为调节变量，并代入步骤一的仿真模型，计算壁面渗透率对碳烟累积的影响；设置壁面渗透率为1E
‑
13m2和5E
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13m2，入口气体流量Q＝20g/s，进气温度为623K，得到过滤孔密度变化对碳烟累积造成的影响曲线；
[0010]步骤三：以DPF进出口孔道直径d1/d2比值为调节变量，并代入步骤一的仿真模型，将DPF的壁面渗透率设置为5E
‑
14m2，入口气体流量Q＝20g/s，进气温度623K，孔密度为200，得到d1/d2变化对碳烟累积造成的影响曲线；
[0011]步骤四：修改步骤三中的参数，设置进气温度400K，孔密度为300，以DPF载体孔道形状为变量，代入步骤一的仿真模型，得到过滤孔形状对主动再生频率的影响曲线；
[0012]步骤五：以壁面渗透率为调节变量，并代入步骤一的仿真模型，设置入口气体流量
Q＝20g/s，进气温度400K，孔密度为300，得到壁面渗透率对主动再生频率的影响曲线；
[0013]步骤六：设置排气质量流量Q＝20g/s，O2浓度12％，初始PM量M＝10g/L，得到研究物性参数对主动再生最高温度的影响曲线；设置壁面渗透率分别为1E
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13m2，3E
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13m2，5E
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13m2，得到壁面渗透率对主动再生最高温度的影响曲线；设置正四边形孔道的DPF对应三种不同碳烟渗透率1E
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14m2，2E
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14m2，4E
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14m2，得到碳烟渗透率对主动再生最高温度的影响曲线；
[0014]步骤七：综合分析步骤二至步骤六得出的各项曲线，得出DPF捕集与再生最优化的设计方案。
[0015]优选的，步骤二中的孔密度CPSI分别设置为200、300、400。
[0016]优选的，步骤三中的d1/d2比值分别设置为1.0、1.2、1.3、1.4。
[0017]优选的，步骤四中的DPF载体孔道形状分别设置为正四边形、六边形、八边形。
[0018]优选的，步骤五中的壁面渗透率分别设置为1E
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13m2，3E
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13m2，5E
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13m2，1E
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14m2，2E
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14m2，4E
‑
14m2。
[0019]本专利技术的优点和技术效果是：
[0020]本专利技术的一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，该方法分别以孔密度、进出口孔道直径比值、载体孔道形状、壁面渗透率等物性参数为单一变量，得出其对DPF捕集与再生影响的仿真曲线，并综合得出DPF捕集与再生的最优化设计方案；经曲线分析得出以下仿真优化方案：较大的孔密度、较大的进出口比例、采用六边形孔道、高壁面渗透率、较低碳烟渗透率、较厚的孔道壁厚，更有利于实现DPF的节能捕集和有效再生。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中的滤饼厚度随壁面渗透率变化曲线图(图a的壁面渗透率为1E
‑
13m2；图b的壁面渗透率为5E
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13m2)；
[0022]图2为本专利技术中的碳烟累积过程示意图；
[0023]图3为本专利技术中的孔密度对碳烟累积影响曲线图(图a为深床层碳烟；图b为滤饼层碳烟)；
[0024]图4为本专利技术中孔道d1/d2比值结构示意图；
[0025]图5为本专利技术中d1/d2对碳烟累积的影响曲线图(图a为深床层碳烟；图b为滤饼层碳烟)；
[0026]图6为本专利技术中过滤孔形状对主动再生频率的影响曲线图；
[0027]图7为本专利技术中壁面渗透率对主动再生频率的影响曲线图；
[0028]图8为本专利技术中碳烟渗透率对主动再生频率的影响曲线图；
[0029]图9为本专利技术中壁面渗透率对再生最高温度影响曲线图；
[0030]图10为本专利技术中碳烟渗透率对再生最高温度影响曲线图。
具体实施方式
[0031]为能进一步了解本专利技术的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本专利技术的保护范围。
[0032]本专利技术的本专利技术的一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，用于研究DPF捕集与再生的最优化设计方案，其实施例如下：
[0033]1、壁面渗透率对碳烟累积的影响分析：
[0034]在DPF捕集的碳烟微粒以深床层碳烟、滤饼层碳烟两种形式存在于孔道内。因此在模拟计算中，按照实际工况条件，分别设置壁面渗透率为1E
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DPF物性参数对其捕集与再生影响的仿真优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：搭建仿真模型，采用AVL
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Boost软件的Boost Exhaust Gas Purifier Module模块，建立柴油机DPF的数值仿真模型，并且在AVL
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Fire ESE后处理模块中输入试验用143mm
×
152mm型号的碳化硅滤芯的相关边界条件；步骤二：以孔密度为调节变量，并代入步骤一的仿真模型，计算壁面渗透率对碳烟累积的影响；设置壁面渗透率为1E
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13m2和5E
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13m2，入口气体流量Q＝20g/s，进气温度为623K，得到过滤孔密度变化对碳烟累积造成的影响曲线；步骤三：以DPF进出口孔道直径d1/d2比值为调节变量，并代入步骤一的仿真模型，将DPF的壁面渗透率设置为5E
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14m2，入口气体流量Q＝20g/s，进气温度623K，孔密度为200，得到d1/d2变化对碳烟累积造成的影响曲线；步骤四：修改步骤三中的参数，设置进气温度400K，孔密度为300，以DPF载体孔道形状为变量，代入步骤一的仿真模型，得到过滤孔形状对主动再生频率的影响曲线；步骤五：以壁面渗透率为调节变量，并代入步骤一的仿真模型，设置入口气体流量Q＝20g/s，进气温度400K，孔密度为300，得到壁面渗透率对主动再生频率的影响曲线；步骤六：设置排气质量流量Q＝20g/s，O2浓度12％，初始PM量M＝10g/L，得到研究物性参数对主动再...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦鹏昊，张文，
申请(专利权)人：天津电子信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：