不同排气管设计参数下车辆尾部微粒物放出分散模仿解析车辆工程专业

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1、摘 要大气污浊源解析表明,机动车已经成为重点城市地区空气污浊的主要来源,世界主要国家和地区相继加严放出法规来降低机动车所造成的环境污浊问题。近年来，伴随人们生活水平的提高，越来越多的人出行选择自驾的方式，对拉动经济增长起到了固定的作用，在许多领域上，也不乏有柴油机的身影，如农用机械、工程机械、船舶机械等，为人们的生活带来了很多好处。但也因此机动车放出的微粒物和氮氧化物对环境造成的污浊越来越严重。所以知晓车辆排出气体微粒物的放出分散特征显得尤为重要。本文采取在GAMBIT里建造不同管径和不同排气方向的排气管二维模板而且归类网格，然后导入FLUENT，结合自己所学知识并对其实施仿真解析的措施，探索

2、车辆排气管在不同设计参数下尾部微粒物放出分散特征。结论：当排气管的离地高度和倾角相同时，排气管管径的不同会影响微粒物的分散。当排气管管径越大时，微粒物的流速越大，其分散范围也会变大。排气管的倾斜角度也会影响微粒物的分散。当排气管上倾时，与水平排气相比，排出气体会向上放出，流场还可能伴随提升，让较多的微粒物飘在空气里，所以PM2.5的停留时间会提升；排气管下倾时，与水平放出相比，流场偏低，容易造成PM2.5的积聚。同一管径下，伴随排气管离地高度的增大，排出气体的分散范围也会随之变大。关键字：微粒物，分散，FLUENT，排气管AbstractThe analysis of air pollutio

3、n sources shows that motor vehicles have become the main source of air pollution in key urban areas. Major countries and regions in the world have tightened emission regulations to reduce the environmental pollution caused by motor vehicles. In recent years, with the improvement of peoples living st

4、andards, more and more people choose the way of self driving, which plays a certain role in stimulating economic growth. In many fields, there are also diesel engines, such as agricultural machinery, engineering machinery, marine machinery, etc., which bring a lot of benefits to peoples life. Howeve

5、r, the pollution of particulate matter and nitrogen oxides from motor vehicles is becoming more and more serious. Therefore, it is particularly important to understand the emission diffusion characteristics of vehicle exhaust particles.In this paper, the two-dimensional models of exhaust pipes with

6、different diameters and exhaust directions are established in gambit and meshed, and then imported into fluent, combined with their own knowledge and simulation analysis method, to study the emission and diffusion characteristics of particulate matter in the tail of automobile exhaust pipe under dif

7、ferent design parameters.Conclusion: when the height and inclination of the exhaust pipe are the same, the different diameter of the exhaust pipe will affect the diffusion of particulate matter. When the diameter of the exhaust pipe is larger, the velocity of particles is larger and the diffusion ra

8、nge is larger. The direction of exhaust pipe also affects the diffusion of PM2.5. When the tail gas pipe inclines upward, compared with the horizontal direction, the tail gas is discharged upward, and the flow field is higher, which makes the particles suspended in the air for a long time, so the re

9、sidence time of PM2.5 in the air becomes longer; When the exhaust pipe inclines downward, compared with the horizontal direction, the flow field is lower, which makes PM2.5 easy to settle and accumulate. Under the same pipe diameter, with the increase of the height of the exhaust pipe above the grou

10、nd, the diffusion range of the exhaust gas will become larger.Keywords: Particulate matter, diffusion, fluent, exhaust pipe目 录1绪论61.1探索背景61.2探索意义和目的61.3国内外探索现状71.3.1国内探索现状71.3.2国外探索现状81.4探索内容和措施92车辆排气架构及放出特征92.1车辆排气架构92.1.1排气架构简介92.1.2排气架构功能92.1.3排气架构基本结构92.2启动机放出特征102.2.1启动机的稳态放出特征102.2.2启动机的瞬态放出特征

11、103污浊物分散问题数值模仿的计算措施123.1.操纵公式123.2湍流模板134模板的建造与边界前提的设置154.1模板的建造154.2网格的归类154.3边界前提的设置164.4 FLUENT求解流程174.4.1选择对应的求解设备：174.4.2导入网格、检查174.4.3 选择对应的计算模板184.4.4选择湍流模板184.4.5组分模板194.4.6对流体物理的性质界定194.4.7边界前提的设置204.4.8实施更新计算215仿真结果及解析225.1设计参数设置225.2排气管管径对微粒物放出的影响探索235.2.1管径为60mm时微粒物分散特征235.2.2管径为50mm时微粒物

12、分散特征245.3排气管倾斜角度对微粒物放出的影响探索265.3.1排气管水平放出时微粒物分散特征265.3.2排气管向上倾斜30时微粒物分散特征275.3.2排气管向下倾斜30时微粒物分散特征285.4排气管离地高度对微粒物放出的影响探索295.4.1排气管离地400mm时微粒物分散特征295.4.2排气管离地500mm时微粒物分散特征29结 论29致 谢31参考文献32III1绪论1.1探索背景当做全球范围内，所有国家中最大的发展中国家，我国在改革开放之后，经济腾飞速度非常快，当前阶段已经拥有了比较成熟的车辆制造行业，除此之外，基于人民生活水平极大提升，相关的交通配套设施极大完善，国内的车

13、辆保有量在短短的十多年时间里迅速增长，这一方面让人们的生活更加的便利，另外一方面，大量机动车由于排出气体的放出对环境造成了较为严重的污浊，高速驾驶中的车辆，在它的放出物里面，除了会含有重金属、对苯以及甲基二氯苯等危险性极高的微粒物和有毒物质之外，也同时把硫化物、一氧化碳还有碳氢化合物大量的有毒气体放出出去,这些气体在环境中遇到后既会与氧气和空气之间发生化学反应又可能会形成细小的微粒物,如硝酸盐和硫酸盐等。同其他各种类型的空气污浊物放出来自地球不同之处的地方是, 对于机动车辆各种具有危害性的微粒物放出来说，绝大部分都是集中在人口密集的城市等地区，会对人体健康造成严重影响，直接侵入人们的呼吸道，从

14、2011开始，在各种类型的机动车排出气体放出中，微粒物已经成为最主要的一个污浊源，在较为发达的上海、北京以及天津等城市里面，机动车放出的微粒物污浊占到了城市微粒物污浊的四分之一，从这个数据可以知晓到，要想有效的解决空气污浊问题，降低各类车辆微粒物放出明显是一个突破点，然而，从现阶段的技艺水平来看，想要彻底的把这个问题解决，还必须很长的一段时间，必须人们付出更多的努力，由于空气中存在着大量的微粒物，对太阳光线的穿透性有较大程度的影响，让最终到达地球表面的阳光能量明显降低，而且增大了阳光光学厚度，提升了高空中的温度，而地面温度则反而降得更低，因此，空气中的细微粒是对大气能量产生影响的一个重要原因。

15、1.2探索意义和目的我国经济在近几年来的腾飞速度非常快，各种空气环境污浊较之前的特征也有了诸多改变，在前几年我们突然间听到北京爆发了区域性的大气污浊，现阶段各种光化学烟雾、雾霾天气以及酸雨等复合型的大气污浊，较过去越来越严重，对生态安全以及人们的健康造成了较大的影响，很大程度上还会对经济社会的和谐发展产生影响，PM2.5它是各大城市出现雾霾天气的主要原因，在飘微粒物和PM 10污浊的状况还没有获得改善，但是PM2.5和臭氧的污浊却较以往明显加重，在城市人群的日常生活里面频繁发生灰霾现象，高速公路很多时候由于能见度的降低不得不封闭，这也同时导致很多的航班延误，可以说对经济社会明显造成了较为严重的

16、影响。车辆排出气体以及燃料燃烧，这是各种细微粒物的主要来源，在我国工厂逐渐搬出市区，车辆保有量不断增长的情况下，城市里面细微粒物更多的是由机动车排出气体所放出的，PM2.5它的粒径比较小，与可入肺微粒物PM 1相比，在相同质量含有量下会拥有较多的数量，因此，PM2.5微粒能够吸附的有毒有害物质更多，而且侵入人体肺部会更为容易，少部分PM2.5还会穿过细胞间质直接侵入人体血液循环，然而，针对细微粒物的空气质量限定规范在我国才刚刚拟定，全国范围内很多地区还没有实施，而且针对于WTO提出的这个环境空气质量规范是否符合我国国情现在还很难下决定，因此很有必要加大力度，探索与细微粒物有关的内容，以便于能够

17、在系微粒物空气质量规范拟定方面，为我国寻求更适合的规范，为政府拟定相关的政策措施提供科学的依据和有利的资料，创造适宜国内居民生活和工作更好的居住环境，这一任务是极为紧迫和重要的。1.3国内外探索现状1.3.1国内探索现状从国I放出规范到国V放出规范，国内车辆的放出规范也在不断发展，相比过去，对微粒物的放出限值明显更低，然而，这个规范是否是最理想的规范还有待考察，放出限值的降低，在操纵微粒物方面能够发挥极为重要的作用，同时也能够有效的降低车辆污浊物的放出。傅立新在一九九九年根据对有关信息的探索，知晓了影响街道峡谷污浊物分散的原因中，具有风速以及风向等缘由，而且融合OSPM板块，对污浊物的分散走向

18、实施了仿制探索，而且把模仿获得的数据和研究数据实施比较，从而发现OSPM 模式更加适合模仿风向和风速，这主要是由于它能够精确的表达车辆放出物和流场湍流的分散秩序，而且和污浊物的含有量还有风速以及污浊物分散的影响的导数是成正相关的。2005年，王家松根据大气的某些特征发现一个措施，想要模仿污浊物在真实大气环境中的分散含有量，采取一般的对流分散公式还有WDFW和对应公式，依据，湍流模板在相关软件的辅助下，把真实的数据与模仿数据实施对比，从而得出结论，真实情况中的结果与模仿结果有较大的重合率，污浊物的放出含有量和放出速率对污浊物的分散和放出有较大的影响，机动车排出气体管后面的14米范围内，各种放出的

19、污浊物微粒物会有相对比较快的含有量下降，然而就算是测量的位置相对于机动车排出气体管较远，污浊物的含有量也是比较高的。二零零七年张强在探索机动车排出气体放出特征的基本上，合理创设对应模板，采取湍流不可压N-S公式，采取有限体积离散法。采取 CFD 数值模仿方式分别于宽广、窄小空间前提里探索了车辆排出气体 CO 的分散秩序3。二零一思年，董成文为了对污浊物流场特征以及分散秩序实施模仿，其采取FLUENT 软件，采取榆中这个区域当做模仿区域，模仿污浊物在此类背景下的特征以及分散秩序，而且获得了对应的结果，董成文把得出的结果与真实数据实施对比，对软件的环境适用性实施检验，而且得出的结果表明，在对城区的

20、流场实施模仿流程中，FLUENT 这个软件具有较高的适用性，获得的结果有较高的重合率。2020年，高冬梅以仿真模仿工具，针对某款车的特点，建造了催化设备的一维单孔道模板，解析各缘由对N2O放出量的影响秩序。并基于实验结果，提出了针对轻型汽油车排出气体中N2O的减排措施5。1.3.2国外探索现状车辆放出规范首先是由美国拟定的，因此，在全球范围内美国都是车辆放出规范的领导者，尽管和欧洲相比，国外很多国家都对车辆放出规范拟定的比较早，然而，相比于美国还是晚了一些时间，而且，美国和欧洲在车辆放出规范方面，后者规范相对较低，比较宽松，欧洲的经济委员会在随后的1970年也拟定了对应的法律法规，而且与车辆放

21、出规范相关的法律，伴随时间的推移，也在逐步的修订和完善，让这套规范相较过去日益严格，一九九二年年后，欧洲拟定的欧1、欧2规范实施，欧VI 规范是欧洲车辆放出规范的新准则，二零一零年，ALBRICT采取CFD 模板耦合模态气溶胶模板这种数据模仿的措施，把探索目标当做是轻型的无装备DPF 的柴油车，根据解析知晓到，气溶胶在车辆排出气体真实的数量散布，在这份探索里面，细微粒物更多的是对车辆污浊源附近的微粒物含有量产生影响。1997 年，通过给粒径大小不一的微粒物，以及微粒物在不同放出的前提里的轨迹，Hider Z.E.等人对排出气体的微粒物实施了模仿。而且，他们还对单车辆在有粘性层和侧面风向的影响下

22、，车辆的排出气体微粒物的分散性质6。2009 年，Fabio Murena 等采取两个不一样的模仿措施：采取 FLUENT 软件里-湍流模板的 CFD 措施以及采取 WinOSPM 模式的真实分散模仿，数值模仿了意大利 Naples街道峡谷的交通污浊流场和含有量场。和研究数据比较获得 CFD 模仿的含有量场以及研究数据符合7。二零一零年，B.Albriet 等采取 CFD 模板耦合模态气溶胶模板（MAM）的数值模仿的措施，以无装配柴油微粒收集设施（DPF）的轻型柴油车当探索目标，探索解析了车辆排出气体中气溶胶的数量散布。探索数据获得：在车辆交通源周边，微粒物含有量首要受超细微粒物作用8世界范围

23、内某些国家，对怠速放出治理曾经有过比较多的减排方案，比如在瑞士，如果驾驶员把车停靠在城市的路边，超过30秒没有熄火，那么就违反了规定，要面临罚款的处罚，而在美国他们推出了状况法，这种措施区别于怠速状况下的检测结果，能够对车辆放出情况有更加接近真实的检测，在后面的探索中，为了了降低成本，提高效率，又提出了稳态加载加速模仿法，这种措施相对更为简单，让试验设备明显简化，因此，被广泛应用在怠速法中。1.4探索内容和措施论文主要针对车辆在不同排气管设计参数下的相关微粒物分散问题，针对车辆排出气体分散特征，运用计算流体力学，结合FLUENT仿真软件的措施实施探索，主要涵盖以下内容： （1） 结合现阶段真实

24、的空气污浊严峻的背景，以及微粒物放出在不同地区的探索结论，有针对性的对车辆排出气体微粒物方面的探索重点关注，对现阶段的探索状况实施论述。（2） 对FLUENT这一工具的基本操作步骤以及CFD 软件的相关理论知识实施简要介绍。（3） 采取GAMBIT来达到模板的建造，而且依据网格分类，针对车辆尾部微粒物放出分散采取FLUENT这一软件实施仿真，并对获得的结果实施解析和处理。2车辆排气架构及放出特征2.1车辆排气架构2.1.1排气架构简介对于机动车来说，这段时间收集以及放出的架构就是车辆排气架构，它涵盖了排气尾管、排气管、催化转换剂、车辆消声设备一整体组成，从功能上来说它具有降低噪音，配出废气的功

25、能。车辆排气架构主要用于轻型车、微型车和客车，摩托车等机动车辆。2.1.2排气架构功能排气架构的功用主要涵盖以下几个，第一个是对启动机排气的引导，第二个是降低排气噪声，在这一环节里面，排气门打开流程中是存在固定的压力的，进而会产生噪声，再次，达到相关法规的要求，有效的降低排气，清除和降低NOx、CO以及HC等排气污浊里面排气污浊物里面的含量，有效的净化车辆排出气体。2.1.3排气架构基本结构冷端和热端是对排气架构实施的简单归类，热端也成为催化设备总成，冷端是消音设备整体，里边涵盖排气消声装置、排气气管、吊耳、催化设备、连接支架、排气管以及排气净化装置等零件，消音设备这个装置可以分为副消音设备和

26、主消音设备两个部分，后续会一一介绍每个产品的设计要求等。图3.1Fig.3.12.2启动机放出特征2.2.1启动机的稳态放出特征(1) 汽油机的放出特征：在启动设备的转速固定时，负载的提升会让NOx的放出量降低，而真实上在中等负载区，伴随负载的提升，因为燃烧热量的提高，NOx绝对放出量提升，然而NOx的提升和负载时不为正比的，NOx比放出量渐渐降低。在大负载的状况时，NOx的绝对放出量会伴随负载的提升而降低，比放出量降低的速率会获得提升。在负载固定的状况下时，NOx的比放出量会伴随转速的增大而增大，所以会明显提升绝对放出量。(2) 柴油机的放出特征：在大多状况的前提里，CO比放出量相对少。在小

27、负载状况下，会让高放出量的出现。在大负载状况下，柴油机产生较高的每循环供油量，大多的过浓混合气会产生在启动机的燃烧室里，缺氧的情况下阻碍了CO被及时氧化。2.2.2启动机的瞬态放出特征启动设备的瞬态状况：启动机的转矩以及角速度随时间快速更正的状况。(1) 汽油机瞬态放出特征1加减速状况：化油设备式汽油设施加速时，会增强CO、HC的含有量。而汽油喷射启动机，由于在减速的情况时启动机不再供油，液态油膜较少的存在于启动机的进气架构中，所以会导致更少的CO、HC放出。2怠速状况：启动机怠速时，CO、HC会有较高的放出含有量，NOx放出含有量低(2) 柴油设备瞬态放出特征1启动状况：CO、HC和微粒物的

28、放出量大于稳定时的放出特征。2加减速状况：提速开始时会让排气烟度有明显的提升，当加速结束时才逐渐降低。3污浊物分散问题数值模仿的计算措施流淌情况的复杂性是怎样，这其实不会影响到物理原理的是否遵循，因此，在此处的流淌情况中，牛顿第二定律以及能量守恒定律等物理原理还是没有违背的，而且对应于上面单个物理原理，在流体力学里也包含对应的操纵公式，通常为动量公式还有能量公式一整体，这些是对对照物理理论的数学表达。3.1.操纵公式在流淌中，各个架构和每个部分之间都务必达到质量守恒，这也就是说，湍流流淌它是必须达到湍流输运公式的，而算出力流体力学基本公式，其首要是有关物理守恒规律的数学表达。湍流流淌其达到湍流

29、输运公式的，而且基础的计算流体力的公式，更多的是从数学学科来多守很定律的特有的一种叙述。能量守恒公式它还被称为连续型公式，基本上不存在流淌问题中不遵守它的秩序的情况。V：操纵体；A：操纵面。在公式的左边依据顺序都表示的是根据操纵表面的净通量还有V里面质量增量。动量守恒公式，它还被叫做运动公式，从本质上来说它代表的是牛顿第二定律。分别应x、y、z 方向的分量，能量守恒公式，从专业角度来说，指的是某个特别架构中能够保持总量上的能量守恒，它遵循的真实上是热力学第固定律。可以推出能量公式：是通过式子可 在计算流体力学里面，公式形式会对求解结果产生明显的影响，部分时候会对计算是否收敛产生决定作用。根据前

30、文的论述，公式式的求解难度较大，绝大多数是偏微分形式，而要想获得尽可能接近现实的状况，较为有效的措施是对数值求解能够更加符合科学性要求，也就是说是可以用近似解取代原本所求的解析解的。可以近似的看当做在空间和时间上速度呈、温度场等的连续，在此必须按照固定的规范来调整适合的代数公式，更为直观合理的表示出离散点之间所存在的变量值关系，这样就可以顺利的得出所学的近似解，离散方式等公式，真实上在求解措施上是不雷同的，因此，可以对不同数值解法缘由实施区别，现阶段，有限解析法以及有限元法等都成为了离散措施中较为常用的几种。在真实试验流程中，想要顺利获得所需的离散公式，就应该首先归类节点，而且把每个归类出来的

31、节点看做是单独的操纵体积，随后再用对应的守恒公式来实施推导，最终的目的是要获取到离散公式，在具体的推导流程中，要做到科学的假设，采取有限体积法较为简单直白，而且能够有非常广泛的应用，也方便采取者对其实施理解。有限差分法：采取这个措施最终的目的是希望能够获取到数值解，而要实现这个目的，只必须对未知代数公式就行精确无误的求解就可以了，虽然所这种措施有较长的应用历史，然而，在具体的采取上是较为麻烦的，因为必须要采取者实施懂得对软件的编写，能够亲自编写软件，而对于结构化的网格来说，是具有比较大的适应性的，而对不规则的网格则显得不太适用，存在固定的局限性。有限元方式：把计算域分成整体单元体，在完成分类的

32、单元体上选几只节点，最终获得离散公式的措施，仍然采取对操纵公式实施积分。有限解析方式：和差分方式大体相同，同样为了达到离散化，分离计算域。而它使得求解解析解更为简单。然而与有限体积方式比较，其对计算域需求严格，而且物理理论上，表现也不准确。初始前提：初始时t = t0 依据真实状况求解问题给予的特殊参数值，其函数如下:由于定常流淌的购物流量在流体流淌的流程里，不会伴随时间改变而改变，因此，开始前提在定常流淌里面没有存在问题。3.2湍流模板在我们日常生活生产中流体湍流现象经常出现。大气的流淌是我们生活中最常见最普遍的湍流。由于数学上的强非线性和物理上接近无限的尺度，因此实施了理论解析和实验探索和

33、计算机仿真等措施很难很好地理解湍流的特征。回顾计算流体动力学的发展在二十世纪八十年代，出现了大量的仿真软件，它们凭借高分辨率，高精度计算格式和大量极强的网格生成技艺在人们实验探索流程中起到了极大的作用。以此为根本，在实验流程里出现了能够收缩的雷诺平均公式和其三维稳态粘性流模仿，非稳态粘性流场模仿，计算措施，网格生成技艺等。然而，现在处理湍流问题的高效措施还是探索湍流的有关机理，建立对应的模板以及有依据的模仿。由于湍流在流体里到处都有，因此湍流模板是CFD软件的最核心组成之一。 根据是否有径向脉动，将流淌分成层流以及湍流。辨别是层流还是湍流，必须采取雷诺数。其界定是： Re= （3.1）V代表截

34、面平均流速；L为特征长度；代表流体运动粘度。当流体在圆管里时，其特征长度是圆管的直径。一般认为，临界雷诺数为2320，Re= （3.2）Re2320Re2320管中是层流运动管中是湍流运动通过介绍每种湍流模板的优缺点以及在文献综述中的应用范围并与真实情况相结合。对于此排气管模板，应采取-湍流模板。4模板的建造与边界前提的设置论文为探索不同排气管设计参数下的车辆尾部微粒物的流淌分散特征，采取实验软件模仿措施，以GAMBIT、FLUENT为实验工具。做出不同样式排气管和其后方受影响的流淌空间。这样可以通过电脑实时模仿出不同排气管样式对后方空间的影响，后续可以导出排出气体放出模仿图，本文分别采取了分

35、别解析排气管不同的设计参数，如管径分别为50mm，60mm，离地高度分别为400mm，500mm，排气方向为水平、向上倾斜30，向下倾斜30，来实施仿真模仿。4.1模板的建造GAMBIT当做 CFD 措施的前解决设备， 有着极强的几何建模和归类网格的性能能够直接建立和求解对应的二维或三维模板问题，也可从主流的建模工具导入网格、几何体。它具有极强的几何模板自适合矫正性能，并且对原来精度的需要下，他能够清除小缝隙。来保证网格归类和几何精度的双重要求。在归类网格里，设备的种类多样，泛用性好。由于具有TGRID技艺，让其在极其繁杂的计算域中，能够达到要求，拥有高度的智能化，让步骤变得简便。4.2网格的

36、归类采取GAMBIT的优势:1)网格产生性能能够保障品质。2)子影射网格产生技艺去除了分区，易于采取四面体基元网格生成技艺，避免人工分区。3)六面体网格技艺，在应对复杂网格时，能够快速解决，省时省力，4)多面体网格技艺，在节点的总数不变的情况下，在使用有限体积方式计算时，网格量是四面体的五分之一到三分之一之间，能够减少多数时间。5)自适应技艺让求解结果调整和升级，增强计算的精确。图4.1Fig.4.14.3边界前提的设置在此次论文探索中，选取FLUENT FLUENT6.3.26，依据特别必须来实施前提设置，在此次模仿中由于，模仿里的车辆是驾驶在道路上的，因此排出气体分散也是朝着附近散开的，然

37、而由于地面会给分散给予阻拦的影响，所以，我们把in设置VELOCITY_INLEYT,out设置成outflow,默认流体入口当做速度入口。其它默认为wall(墙)。图4.2Fig.4.24.4 FLUENT求解流程流体仿真模仿软件FLUENT是模仿探索中最常用的仿真软件之一，也是当前极其受研究者们喜欢的商业 CFD 平台其中一个，有着宽泛的应用界限，能够模仿大多数压缩界限里复杂计算域捏的流体流淌以及传热行为。完整的网格产生技艺以及完善的物理模板，在简易有效的后处理性能的支援下，让 FLUENT 在转折和湍流、传热和相变、多相流、噪声、航空航天、车辆设计、环境工程、安全工程等方面具有宽泛使用。

38、最首先的是FLUENT采取了多类求解措施以及多重网格加速收敛技艺，因此能达到最好的收敛速率以及求解精确程度。4.4.1选择对应的求解设备：根据自己所做的模板，选择合适的FLUENT形式。本文中，采取2d。如图所示。图4.3Fig.4.34.4.2导入网格、检查在挑选好对应的求解设备之后，把绘制的网格导入FLUENT 里面，通过点击实施检查，能够确保CFD 计算的精确性，检查效果可以在Grid选项中来实施查看：图4.4Fig.4.44.4.3 选择对应的计算模板在这次的模仿中，我们选择define选项，接着选择models，点击solver选项，实施设置，如下图所示：图4.5Fig.4.54.4

39、.4选择湍流模板在FLUENT软件里面，拥有着种类非常多的湍流模板类型，即使是面对复杂的情况，也能够方便的获取到精确的信息，而为了能够缩短探索时间，而且获取到精确的信息，在真实情况中应该挑选合适的模板，因此，在此次模仿中，我们选择-模板。图4.6Fig.4.64.4.5组分模板选择FLUNT界面，点击Define选项，点击Models,选择对话框中的species,接着点击第一项，实施设置，如下图所示。图4.7Fig.4.74.4.6对流体物理的性质界定在界定流体的物理特征时，大多常用的物质特征，在软件里都包含信息，能够直接使用，在此次的模仿里，PM2.5在数据库里不包含数据，因此我们务必自己

40、实施创造。组分模板设置之后，点击FLUENT界面Define，选择Materials,此次论文里，PM2.5可以当成流体实施计算，因此，PM2.5应在流体里决定、且实施设置，如下图所示：图4.8Fig.4.84.4.7边界前提的设置通过自己设计的模板，而且挑选适当的标记前提，就能够较好的达到我们的需求，在此次探索里，模板是自己设置的因此单机确定选项后，为达到对边界前提实施设置的目的，因此在软件里面决定，我们把进口设置成 mass-flow-inlet；把出口设置成outflow ，其它部位默认 wall。如下图所示：图4.9Fig.4.94.4.8实施更新计算初始化，是在实施更新计算不可缺少的

41、操作。获得实验数据后，设置参数，开始接受，等到计算框出现solution is converged，计算收敛。图4.10Fig.4.105仿真结果及解析5.1设计参数设置论文为探索不同排气管设计参数下的车辆尾部微粒物的流淌分散特征，采取实验软件模仿措施，以GAMBIT、FLUENT为实验工具。做出不同参数的排气管和其后方受影响的流淌空间。这样可以通过电脑实时模仿出不同排气管样式对后方空间的影响，后续可以导出排出气体放出模仿图。表5.1设计参数表Table 5.1 design parameters仿真次数排气管角度1水平放出2上倾303下倾30在管径为50mm，离地高度为400mm时仿真次数离

42、地高度1400mm2500mm在管径为50mm，水平放出时仿真次数排气管管径150mm260mm在离地高度为400mm，水平放出时5.2排气管管径对微粒物放出的影响探索5.2.1管径为60mm时微粒物分散特征图5.1管径为60mmFig5.1Pipe diameter 60mm5.2.2管径为50mm时微粒物分散特征图5.2管径为50mmFig5.2 Pipe diameter 50mm由图5.1和图5.2可知，排出气体在不同的排气管管径下，排出气体的流淌状态改变不明显。管径越大，微粒物流速大，排出气体分散范围越大，越不容易造成微粒物的积聚。5.3排气管倾斜角度对微粒物放出的影响探索5.3.1

43、排气管水平放出时微粒物分散特征图5.3水平放出Fig 5.3 Horizontal emission5.3.2排气管向上倾斜30时微粒物分散特征图5.4向上倾斜30放出Fig 5.4 Tilt up 305.3.2排气管向下倾斜30时微粒物分散特征图5.5向下倾斜30放出Fig 5.5 Dip down 30由图5.3，5.4，5.5可知，排出气体的流淌状态改变明显，在相同的排气管管径下，倾斜角度的不同，会造成尾部流场的不同。当排气管向上倾斜时，其分散范围会比其余两种情况更大。5.4排气管离地高度对微粒物放出的影响探索5.4.1排气管离地400mm时微粒物分散特征图5.6离地400mmFig

44、5.6 400mm above the ground5.4.2排气管离地500mm时微粒物分散特征图5.7离地500mmFig 5.7 500mm above the ground 由图5.6，5.7可知，排气管距离地面越高时，排出气体的分散范围越大。结 论（1） 当排气管的离地高度和倾角相同时，排气管管径的不同会影响微粒物的分散。当排气管管径越大时，微粒物的流速越大，其分散范围也会变大。（2） 排气管目标可能会导致PM2.5的散布产生改变。在排出气体管往上倾斜，和水平方向作比较，排出气体往上放出，流场较高，让微粒物长期停留空气里，所以PM2.5空气里停留时间提升；排气管往下倾斜时，和水平方向

45、作比较，流场较低，让PM2.5易于沉降，积聚。（3） 同一管径下，伴随排气管离地高度的增大，排出气体的分散范围也会随之变大。致 谢在此特别感谢我的毕业论文指导导师。在论文撰写流程中，她给了我很大的帮助和指导，完善了自己的见解，使我受益匪浅，顺利完成了论文。同时，我要感谢所有的老师。正是您们的不懈努力使我成功完成了学业。老师们潜移默化的影响，使我在学习生涯中积累了宝贵的财富，这把使我终生受益。同时感谢我的同学，家人和朋友，他们在我学习期间给予了我极大的支持和帮助。没有你们，我今天不会取得任何成就。在撰写本文的流程中，我参考并引用了许多作者的文学作品。他们的探索成果给了我很大的帮助和启发。我要表示

46、衷心的感谢！参考文献1傅立新,郝吉明,何东全,等.城市街道车辆污浊分散秩序模仿探索J.环境科学,1999,（6）:22-252王嘉松,陈良达,黄震,等.真实大气前提里车辆排出气体分散的模仿与观测J.上海交通大学学报,2005,39（11）:1891-18943董文成,左洪超,邵毅,等.FLUENT 在城区内流场及污浊分散模仿的适用性检验J.环境科学与技艺,2014,37（2）:61-884孙志春. 车辆细微粒物放出探索D. 长安大学, 2013.5Wang J.S.,Chan T.L.，Leung C. W.,etal.Roadside measurement and prediction o

47、f CO and PM2.5dispersion from on-road vehicles in HongJ.Transport and Environment,2006,11（4）：242-2496Albriet B.,Sartelet K.N.,Lacour S.,etal.Modelling aerosol number distributions from a vehicle exhaust with an aerosol CFD modelJ.Atmospheric Environment,2010,44:1126-1137 7Fabio Murena,Giuseppe Faval

48、e,Sotiris Vardoulakis,etal.Modelling dispersion of traffic pollution in a deep sreeet canyon:Application of CFD and operational modelsJ.Atmospheric Environment,2009,43:2303-2311 8逯鹏. 基于全流道模仿的混流式水轮机尾水管内部流淌探索D. 西安理工大学, 2007.9胡国富. 船用卧式滑动轴承的迷宫密封探索D. 湘潭大学, 2014.10郑阳. 寒区隧道温度场数值解析D. 石家庄铁道大学, 2014.11邹茂华. 离心铸造SiC微粒局部增强铝基复合材料活塞的组织性能探索D. 重庆大学, 2010.12韩荣耀. CVD金刚石膜钝头体飞行温度与压力的仿真探索D. 南京航空航天大学, 2007.13张强.机动车排出气体分散流淌 CFD 数值模仿D.南京:南京理工大学,2007 14郭振宇.城市街道峡谷内机动车排出气体放出的 PM2.5 的对流分散秩序探索D.山东:山东建筑大学,2013 29