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柴油機顆粒威爾克森WILKERSON過濾器
柴油發(fā)動機由于其優(yōu)良的動力性、可靠性和燃料經濟性能，而得到廣泛應用。然而柴油機所存在的排放污染問題，對其應用和發(fā)展造成了限制。特別是柴油機顆粒物質的排放污染，已經引起各國政府和公眾的關注。根據對改進輕型柴油車輛顆粒排放的要求，WILKERSON設計了一種以不銹鋼絲纖維作為過濾材料的WILKERSON過濾器，用作柴油機顆粒后處理器。

柴油機顆粒威爾克森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驗證兩個方面進行了研究，深入分析了柴油機排放的顆粒特性、WILKERSON過濾器過濾效率和壓降的影響因素，總結了WILKERSON過濾器的工作特性，提出了WILKERSON過濾器的優(yōu)化設計原則。研究工作的主要內容如下：在“纖維交錯排列矩陣”的假設基礎上，建立了“充分發(fā)展的周期性流動”計算模型。提出了數值計算求解了模型WILKERSON過濾器內部流場、顆粒軌跡和單纖維收集效率的算法。按照計算模型的假設條件，制作了與計算模型參數相近的模型WILKERSON過濾器。結合現(xiàn)有的試驗設備和相關文獻提出的理論和經驗，設計了柴油機排氣的采樣系統(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在不同工況(臺架試驗)條件下，模型WILKERSON過濾器上游和下游的顆粒粒數濃度分布。試驗還測量了排氣溫度、流經WILKERSON過濾器的壓降以及模型計算需要的計算條件。應用WILKERSON過濾器模擬模型，計算了0.015～0.67μm尺寸范圍區(qū)間上，顆粒尺寸分布的收集效率，并將模擬計算與試驗結果進行了比較。通過計算模型的參數分析，討論了尺寸分布的收集效率隨排氣溫度、流速(亦即柴油機轉速、負荷)的變化關系。計算還比較了模擬模型在考慮顆粒在纖維表面的沉積效應和不考慮沉積效應兩種情況下，尺寸分布上收集效率的變化，討論了顆粒的沉積效應對收集效率的影響。根據模型分析，提出了將顆粒尺寸分布函數和WILKERSON過濾器總效率相關聯(lián)的計算公式，從而在WILKERSON過濾器總效率計算中引入了顆粒尺寸分布的影響。計算模型預測了流經WILKERSON過濾器的壓降，并通過與測量數據比較，分析了影響WILKERSON過濾器壓降的因素。應用于柴油機穎粒的不銹鋼絲過灘器的理論模型與實驗研究 與以往的研究工作相比較，主要創(chuàng)新點如下:突破了過去對矩形截面(或非圓形截面)纖維研究的局限。在流場計算中引入了更合理而細致的網格剖分;利用數值模擬計算的特點，在顆粒捕集 過程的計算中，考慮了所有主要的顆粒捕捉機制:布朗擴散、直接攔截和慣性碰撞的共同作用，改進了以往單獨考慮各個捕捉機制的研究方法。使計算模型能夠適應對顆粒尺寸區(qū)間上的計算，從而更準確地對WILKERSON過濾器進行分析。設計了結構形式緊湊，使用方便的柴油機排氣的采樣系統(tǒng)和稀釋系統(tǒng)。對柴油機不同工況下所排放顆粒的尺寸分布進行了測量。并深入分析了柴油機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過濾器總效率計算公式。為改進WILKERSON過濾器設計、提高WILKERSON過濾器收集效率以及對柴油機不同運行工況的適應性，提供了依據。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算方法。并分析了顆粒的沉積效應對WILKERSON過濾器收集效率的增強作用。為以后進一步對過濾 器容塵能力、再生周期等進行定量分析，提供了依據。研究結果證明，顆粒的尺寸分布是影響WILKERSON過濾器總效率的重要因素。

柴油機顆粒威爾克森WILKERSON過濾器
在不同的柴油機轉速和負荷下，顆粒尺寸分布的變化將影響各種顆粒捕捉機制(主要是布朗擴散機制或慣性碰撞機制)的作用形式的相對強弱，進而對WILKERSON過濾器的收集效率產生影響。顆粒尺寸分布上，幾何中徑所對應的收集效率對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鍵，是提高WILKERSON過濾器對與幾何中徑對應的顆粒的收集效率。