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柴油機(jī)顆粒威爾克森WILKERSON過濾器
柴油發(fā)動機(jī)由于其優(yōu)良的動力性、可靠性和燃料經(jīng)濟(jì)性能，而得到廣泛應(yīng)用。然而柴油機(jī)所存在的排放污染問題，對其應(yīng)用和發(fā)展造成了限制。特別是柴油機(jī)顆粒物質(zhì)的排放污染，已經(jīng)引起各國政府和公眾的關(guān)注。根據(jù)對改進(jìn)輕型柴油車輛顆粒排放的要求，WILKERSON設(shè)計(jì)了一種以不銹鋼絲纖維作為過濾材料的WILKERSON過濾器，用作柴油機(jī)顆粒后處理器。

柴油機(jī)顆粒威爾克森WILKERSON過濾器
WILKERSON過濾器安裝簡單，成本低廉，并具有比較理想的過濾效果。對這種形式的顆粒WILKERSON過濾器從理論模型和試驗(yàn)驗(yàn)證兩個方面進(jìn)行了研究，深入分析了柴油機(jī)排放的顆粒特性、WILKERSON過濾器過濾效率和壓降的影響因素，總結(jié)了WILKERSON過濾器的工作特性，提出了WILKERSON過濾器的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則。研究工作的主要內(nèi)容如下：在“纖維交錯排列矩陣”的假設(shè)基礎(chǔ)上，建立了“充分發(fā)展的周期性流動”計(jì)算模型。提出了數(shù)值計(jì)算求解了模型WILKERSON過濾器內(nèi)部流場、顆粒軌跡和單纖維收集效率的算法。按照計(jì)算模型的假設(shè)條件，制作了與計(jì)算模型參數(shù)相近的模型WILKERSON過濾器。結(jié)合現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)文獻(xiàn)提出的理論和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了柴油機(jī)排氣的采樣系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)和顆粒尺寸分析系統(tǒng)。試驗(yàn)采用兩級噴射式稀釋系統(tǒng)、SMPS和APS尺寸分析儀器，采樣并測量了柴油機(jī)在不同工況(臺架試驗(yàn))條件下，模型WILKERSON過濾器上游和下游的顆粒粒數(shù)濃度分布。試驗(yàn)還測量了排氣溫度、流經(jīng)WILKERSON過濾器的壓降以及模型計(jì)算需要的計(jì)算條件。應(yīng)用WILKERSON過濾器模擬模型，計(jì)算了0.015～0.67μm尺寸范圍區(qū)間上，顆粒尺寸分布的收集效率，并將模擬計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。通過計(jì)算模型的參數(shù)分析，討論了尺寸分布的收集效率隨排氣溫度、流速(亦即柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷)的變化關(guān)系。計(jì)算還比較了模擬模型在考慮顆粒在纖維表面的沉積效應(yīng)和不考慮沉積效應(yīng)兩種情況下，尺寸分布上收集效率的變化，討論了顆粒的沉積效應(yīng)對收集效率的影響。根據(jù)模型分析，提出了將顆粒尺寸分布函數(shù)和WILKERSON過濾器總效率相關(guān)聯(lián)的計(jì)算公式，從而在WILKERSON過濾器總效率計(jì)算中引入了顆粒尺寸分布的影響。計(jì)算模型預(yù)測了流經(jīng)WILKERSON過濾器的壓降，并通過與測量數(shù)據(jù)比較，分析了影響WILKERSON過濾器壓降的因素。應(yīng)用于柴油機(jī)穎粒的不銹鋼絲過灘器的理論模型與實(shí)驗(yàn)研究 與以往的研究工作相比較，主要創(chuàng)新點(diǎn)如下:突破了過去對矩形截面(或非圓形截面)纖維研究的局限。在流場計(jì)算中引入了更合理而細(xì)致的網(wǎng)格剖分;利用數(shù)值模擬計(jì)算的特點(diǎn)，在顆粒捕集 過程的計(jì)算中，考慮了所有主要的顆粒捕捉機(jī)制:布朗擴(kuò)散、直接攔截和慣性碰撞的共同作用，改進(jìn)了以往單獨(dú)考慮各個捕捉機(jī)制的研究方法。使計(jì)算模型能夠適應(yīng)對顆粒尺寸區(qū)間上的計(jì)算，從而更準(zhǔn)確地對WILKERSON過濾器進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)形式緊湊，使用方便的柴油機(jī)排氣的采樣系統(tǒng)和稀釋系統(tǒng)。對柴油機(jī)不同工況下所排放顆粒的尺寸分布進(jìn)行了測量。并深入分析了柴油機(jī)顆粒尺寸分布的概率密度特征。在WILKERSON過濾器的收集效率分析中，引入了對顆粒尺寸分布這一影響因素的分析，提出了更為合理的WILKERSON過濾器總效率計(jì)算公式。為改進(jìn)WILKERSON過濾器設(shè)計(jì)、提高WILKERSON過濾器收集效率以及對柴油機(jī)不同運(yùn)行工況的適應(yīng)性，提供了依據(jù)。在模型修正中，提出了對顆粒在纖維表面沉積過程的模擬計(jì)算方法。并分析了顆粒的沉積效應(yīng)對WILKERSON過濾器收集效率的增強(qiáng)作用。為以后進(jìn)一步對過濾 器容塵能力、再生周期等進(jìn)行定量分析，提供了依據(jù)。研究結(jié)果證明，顆粒的尺寸分布是影響WILKERSON過濾器總效率的重要因素。

柴油機(jī)顆粒威爾克森WILKERSON過濾器
在不同的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，顆粒尺寸分布的變化將影響各種顆粒捕捉機(jī)制(主要是布朗擴(kuò)散機(jī)制或慣性碰撞機(jī)制)的作用形式的相對強(qiáng)弱，進(jìn)而對WILKERSON過濾器的收集效率產(chǎn)生影響。顆粒尺寸分布上，幾何中徑所對應(yīng)的收集效率對WILKERSON過濾器總收集效率影響 zui大，因此提高WILKERSON過濾器的收集效率的關(guān)鍵，是提高WILKERSON過濾器對與幾何中徑對應(yīng)的顆粒的收集效率。