Visualization and Analysis of Droplet Behaviors for Performance Improvement in Exhaust Gas Aftertreatment Systems

液滴行为的可视化和分析可提高废气后处理系统的性能

基本信息

批准号：
21J15255
负责人：
杉山直輝
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15255/
关键词：
排ガス後処理システム設計可視化混相流 PIV解析 PIV-DDM 乱流噴霧微細構造

项目摘要

今年度は昨年製作した昇温可能な尿素SCR用可視化実験装置を用いて，数値解析を用いた尿素水挙動を予測するために適用される速度分布を取得した．実験時の管内ガス温度は尿素析出が生じる150℃，200℃とした．その時のガス流れを可視化するために，ナイロン粒子をトレーサー粒子として使用し，PIV解析によりガス流の速度分布を取得した．次に，尿素水の噴霧挙動を可視化するため尿素水自体をトレーサー粒子とし，こちらもPIV解析により速度分布を取得した．その結果，ガス流はガス温度から計算した理論値と同様の速度を示し，管内の速度勾配も乱流の傾向を示した．また，その速度分布と尿素水の速度分布を比較すると，管下方にて尿素水の大幅な速度低下が生じていることがわかった．これは管壁への衝突により尿素水の蒸気化する昇温による影響が表れているものと考えられ，これによりガス流への追従性が著しく低下する粒径まで微粒化されたのではないかと考えた．今後，これらの速度分布をPIV-DDMとして尿素水挙動の予測に適用することで，低コスト・短時間で計算可能なリダクションモデルの開発が期待できる．

今年，我们使用了去年可以加热的尿素SCR可视化实验装置，获得了速度分布，可以通过数值分析来预测尿素水的行为。实验期间管内气体温度设定为150℃和200℃，尿素在该温度下发生沉淀。为了可视化当时的气流，使用尼龙颗粒作为示踪粒子，通过PIV分析获得气流的速度分布。接下来，为了可视化尿素水的喷雾行为，我们使用尿素水本身作为示踪粒子，并通过PIV分析获得了速度分布。结果，气体流动的速度与根据气体温度计算的理论值相似，并且管道内的速度梯度也呈现出紊流的趋势。此外，当我们将流速分布与尿素水的流速分布进行比较时，我们发现管底部尿素水的流速明显下降。这被认为是由于尿素水因与管壁碰撞而蒸发时温度升高的影响，这可能导致颗粒雾化至一定尺寸，从而显着降低了它们跟随气流的能力。我想了一下。将来，通过将这些速度分布应用为 PIV-DDM 来预测尿素水的行为，我们有望开发出一种可以在短时间内以低成本进行计算的还原模型。