重卡尾氣后處理系統的案例
積鼎科技攜手濰柴動力的噴嘴霧化模擬項目榮獲2024年數字仿真卓越應用獎
濰柴動力作為中國內燃機行業的領軍企業，在動力系統、商用車、農業裝備及智慧物流等領域具有廣泛的影響力。此次與積鼎科技的深度合作，不僅是對其技術創新能力的一次驗證，也是雙方在推動行業技術進步、實現可持續發展目標上的重要里程碑。</p><p><img src="https://img.xiumi.us/xmi/ua/4CwTl/i/dfb2f303fdb34fa652b454e73e66d107-sz_324543.jpeg"></p><p>利用CFD手段研究重卡尾氣后處理系統中的霧化噴嘴，對于提高噴嘴的設計水平、優化尾氣處理效果以及推動相關技術的發展具有重要意義。通常霧化噴嘴流體仿真涉及到多個技術難點，包括模型準確性、多相流模擬的復雜性、實驗數據的缺乏、參數敏感性等。主流商軟中有專門的VOF to DPM模型，但是該模型計算量巨大，并且破碎機理很難把控，模型精確度調試十分困難，實際應用性不強。積鼎科技與濰柴動力團隊通過深入研發，基于自主研發的CFD軟件VirtualFlow，成功開發了工程霧化模型及其內流場仿真銜接模塊，實現了噴嘴霧化仿真全流程的打通，打破了傳統模型之間的壁壘，達到了比VOF to DPM模型更為精準且高效的仿真效果，從而提高噴嘴設計水平，優化尾氣處理效果，推動相關技術發展。</p><p><br></p><p><strong>項目亮點</strong></p><ul><li><strong>自主可控高精度工程霧化模型開發。</strong>與主流商軟中的VOF to DPM模型相比，本項目開發的模型在預測精度和計算效率上均有顯著提升。</li><li><strong>Level Set界面流仿真錐角精準預測仿真 。</strong>該技術在處理復雜界面變化時具有顯著優勢，能夠精準模擬出離心噴嘴在出口處空心錐角的形成動態行為，從而提高仿真結果的穩定性和可靠性。
展開 應用在發動機尾氣處理系統中的氮氧化物調理芯片
為了打贏藍天保衛戰，國家又于2019年1月制定發布了《柴油貨車污染治理攻堅戰行動計劃》，可以說治理柴油車尾氣排放的問題已經迫在眉睫。
首先，治理柴油車的尾氣排放，需要了解一些柴油機的相關知識。柴油車使用柴油發動機，和汽油發動機相比，柴油機由于燃燒方式不同，尾氣中一氧化碳CO和碳氫化合物HC的排放量相對較少。柴油機的主要排放污染物是①氮氧化合物NOx和②微粒（又稱炭煙）。控制微粒的排放，需要混合氣中氧O的成分要充足，即富氧O燃燒，這和控制NOx的排放需要混合氣中氧O不能過多相矛盾。降低柴油車尾氣中的NOx和微粒（炭煙）等的排放，對于柴油發動機來說是個難題，需要附加裝置和后處理系統。其中有①排氣再循環裝置；②后處理催化裝置；③顆粒捕集器；④微粒-NOx凈化裝置。
柴油機的排氣再循環EGR（Exhaust Gas Recirculation）主要是來降低NOx的排放量，如果廢氣利用率過大，又會造成發動機經濟性惡化、動力不足、微粒（炭煙增加），所以需要精確控制。
柴油機的后處理裝置包括氮氧化合物NOx的還原裝置和一氧化碳CO、碳氫化合物HC的氧化裝置。①尿素還原裝置SCR（Selective Catalytic Reduction），利用的是尿素還原法（NH-SCR），即在溫度較高的排氣中導入尿素釋放出氨氣NH，將NOx轉換為N、CO和HO。②氧化催化裝置DOC（Diesel Oxidation Catalyst）），主要控制CO和HC的排放。
展開 利用AMESim的SCR系統尾氣處理泵的優化設計與仿真研究
在對SCR 系統尾氣處理泵( 即電磁計量泵) 工作原理及其運動進行理論分析的基礎上，利用AMESim 仿真軟件對其進行了建模與仿真，并建立了SCR 系統尾氣處理泵的運動方程、流量方程和仿真模型。通過改變不同的參數，研究分析尾氣處理泵的流量變化，使仿真結果進一步指導泵的研究和設計。
012-利用AMESim的SCR系統尾氣處理泵的優化設計與仿真研究.part1.rar
012-利用AMESim的SCR系統尾氣處理泵的優化設計與仿真研究.part2.rar
高保真CFD霧化仿真：助力設備研發降本增效
此次合作成果贏得了行業專家的一致認可，成功榮獲2024年度數字仿真科技獎卓越應用獎，為推動重卡尾氣處理技術的發展做出了重要貢獻。
無論是在能源動力、工業制造，還是在醫療、農業等領域，積鼎科技的CFD霧化應用方案都展現出了強大的技術實力和應用價值，歡迎與我們咨詢聯系www.simpop.cn
積鼎 VirtualFlow 案例｜高精度工程霧化模型，優化離心旋流噴嘴霧化效果
項目背景
尾氣后處理系統在重卡中的地位至關重要。隨著全球環境保護法規的日益嚴格，特別是中國實施的第六階段排放標準，重卡的尾氣排放要求達到了前所未有的高度。尾氣后處理系統也因此成為重卡滿足排放標準的關鍵技術之一。
霧化噴嘴是尾氣后處理系統中的重要部分。霧化噴嘴的設計和性能直接影響到整個尾氣后處理系統的優化，包括噴射角度、噴射速率、霧化顆粒大小等，這些都是確保系統高效運行的關鍵因素。良好的霧化效果能顯著提高化學反應的效率，延長后處理設備的使用壽命，其性能的優劣直接關系到整個系統的工作效率和尾氣排放處理的成效。
利用CFD技術研究重卡尾氣后處理系統中的霧化噴嘴，對于提高噴嘴的設計水平、優化尾氣處理效果以及推動相關技術的發展具有重要意義，但是霧化噴嘴流體仿真涉及到多個技術難點，如尿素溶液在噴嘴內的霧化過程極其復雜，涉及到液滴的形成、生長、分裂和撞擊等多個階段；尿素霧化噴嘴內部的流動可能存在湍流、振蕩等現象，這些現象的模擬需要考慮噴嘴內部流動的隨機性和不穩定性；尿素在噴嘴內霧化后，會在尾氣中與NOx發生化學反應，這個過程中可能伴隨有熱量的釋放等。
項目目標
某動力集團公司是中國動力系統領域的領軍企業。憑借在重型卡車行業的深耕細作，已經確立了其在國內市場的龍頭地位，并且在全球范圍內也具有顯著的競爭優勢。該公司提出，由于尿素顆粒在后處理箱的分布對后處理的性能影響顯著，因此需要對對顆粒分布進行盡可能精確的模擬研究。目前的測試手段，主要是測量噴嘴下方一定位置處的顆粒粒徑大小和分布，通過試驗測量值與仿真值對比來驗證仿真的準確性，從而保證后續尿素顆粒在后處理系統的分布及蒸發仿真的準確性。
展開 整車正面碰約束系統后處理Hyperworks
配套免費視頻課程見技術鄰->中沫工程師-小周->HyperMesh聯合Primer整車約束系統前后處理
整車正面碰約束系統后處理是基于正面碰整車模型基礎，完善假人、安全帶、氣囊設置，進行正面碰撞計算（50km/h 正面碰 60ms），對計算結果進行數據提取與評價，其提取方面包括：
1.頭部傷害：頭部傷害值HIC、3ms合成加速度
2.頸部傷害值：剪切力Fx、伸張力Fz、伸張彎矩My
3.胸部傷害值：壓縮變形量、粘性指數VC
4.大腿傷害值：大腿力、膝蓋滑動位移
5.小腿傷害值：小腿壓縮力、小腿脛骨指數
以下，基于Hyperworks后處理系統分步驟說明：
1.頭部傷害：頭部傷害值HIC、3ms合成加速度
（1）頭部加速度曲線提取
（2）提取頭部傷害值
（3）頭部傷害3ms合成加速度提取與頭部傷害評價
2.頸部傷害值：剪切力Fx、伸張力Fz、伸張彎矩My
（1）頸部傷害值-剪切力Fx提取與評價
（2）頸部傷害值-伸張力Fz提取與評價
（3）頸部傷害值-伸張彎矩My提取與評價
（4）頸部傷害值評價
3.胸部傷害值：壓縮變形量、粘性指數VC
（1）胸部傷害值-壓縮變形量提取與評價
（2）胸部傷害值-粘性指數VC提取與評價
4.大腿傷害值：大腿力、膝蓋滑動位移
（1）大腿傷害值-大腿力提取與評價（這里為說明方法，僅提取左大腿力）
（2）大腿傷害值-膝蓋滑動位移提取與評價
5.小腿傷害值：小腿壓縮力、小腿脛骨指數
（1）小腿傷害值-小腿壓縮力提取與評價
（2）小腿傷害值-小腿脛骨指數提取與評價
展開 CaeViewer—高精度數值計算結果后處理系統
軟件概況
CaeViewer(CaeViewer)是通用的數值計算結果后處理交互式圖形顯示系統。系統包括文件操作、模型顯示、后處理等部分，用以彌補目前數值分析程序在交互式圖形顯示等方面的不足。該系統可根據數值計算后處理結果快捷的實現相應的后處理功能，例如，繪制節點變形應力時程、梁單元變形圖與彎矩剪力圖、實體單元應力云圖等值線圖、剖面的自動提取與等值線圖、制作動畫等等。系統自定義統一的規范文件格式（包括十進制和二進制），同時，該系統也可應用于一般商業軟件的可視化后處理，例如，可讀取ansys、abaqus等文件的計算結果進行后處理。
CaeViewer顯示的圖形類型包括：曲線圖、商業統計圖、平面圖（模型、變形圖、等值線、云圖等）、三維圖（類型包括空間平面、曲面，選項包括模型、變形圖、等值線、等值面云圖等）。
CaeViewer顯示的動畫類型包括所有用戶自定義生成的動畫。
CaeViewer的輸出的文件類型包括所有視圖區顯示的圖形和動畫文件（格式包括：jpg/bmp/gif/avi）。
CaeViewer采用構件化的方式進行開發，提供可集成的模塊接口，可方便應用于其它數值計算軟件。
軟件特色
CaeViewer可直接讀取整個數值計算模型，意味著用戶可一次性讀取文件，并完成整個后處理操作。包括模型、等值線結果圖、曲線圖、斷面、動畫等等。
CaeViewer可實現多種單元等值線圖的繪制方法，根據用戶輸入積分點數和單元特征實現最精準的單元等值線圖。
使用CaeViewer將比傳統的后處理方法節省約一半的時間。
對于商業軟件用戶而言，可直接將計算結果導入CaeViewer進行后處理；
對于自編程序用戶而言，只需適當修改CaeViewer的配置文件，并將計算結果文件格式進行少量的修改，即可使用CaeViewer進行后處理。
展開 曼恩發動機推出模塊式廢氣后處理系統
曼恩發動機公司的模塊式廢氣后處理系統(EAT)的結構緊湊并滿足IMO Tier III 和 US EPA Tier 4排放標準要求。
曼恩發動機公司在日前舉行的漢堡海事展上推出滿足IMOTier III 和 US EPA Tier 4排放標準要求的商用解決方案——模塊式廢氣后處理系統。
該模塊式廢氣后處理系統具有高度的靈活性和極其緊湊的結構和重量輕的特點。其模塊性將使范圍廣泛的量身定制的安裝配置成為可能。
曼恩發動機公司船舶主管Claus Benzler介紹說，“該系統通過最小化后可以保持結構緊湊。即使在空間狹窄的機艙中也能夠安裝。”
選擇催化還原的中間部分為一個有助于減少排放中的氮氧化物的催化轉換器。為實現目的，在一個選擇催化還原混合器中加入32.5%的尿素水溶液，連續直接注入排氣道。然后該解決方案與氮氧化物反應并將他們轉換成水(H2O)和無害的氮(N2)。這種選擇催化還原注入方法不涉及壓縮空氣，同時可以節省更多的空間，減少技術復雜性和安裝空間要求。
曼恩發動機公司指出，該系統將節省額外的成本并在整體上減少該系統的復雜性。加上曼恩發動機優化的燃燒，該系統能夠滿足IMO Tier III和US EPA Tier 4.排放要求，在保持相同功率的同時，該選擇催化還原將使每臺發動機的排放額外減少高達8%。
據了解，該系統基于MAN Truck &Bus AG專業技術。自2006年以來，該系統就已經用于MAN公司大量生產的汽車上。此外，也得益于在農業和工業領域配備和安裝廢氣后處理系統的經驗。該技術在這些領域自2015年已經用于直列式和V型發動機。另外，目前曼恩發動機在商用工作船的應用已經證明選擇催化還原系統的實用性。
展開 【線束】基于CATIA的后處理系統三維布線技術應用研究
后處理系統作為處理車輛尾氣的主要設備，集中分布在車架兩側，如圖1所示。后處理系統主要包括
消聲器
（車架右前）、
蓄電池箱
（車架右后）、
尿素箱
（車架左側） 3部分。
對于不同車型，后處理系統放置位置略有差異。
為了進一步改善空氣品質，國VI法規對車輛尾氣提出了更高的要求，后處理系統隨之增加了更多的
傳感器
。
（尿素箱）
以尿素箱為例，包含了氮氧傳感器、冷卻水閥、壓力傳感器、溫度傳感器等。尿素箱空間狹小，傳感器眾多，需要精確設計線束長度和走向。
三維設計的提出，使得后處理系統線束設計更方便、精準。
CATIA三維布線設計
CATIA軟件在三維線束設計方面表現突出，其操作簡單，功能強大，深受線束設計人員的喜愛。
文中利用CATIA軟件對后處理系統進行三維線束設計，主要包括
插接件的定義和裝配
，
線束的創建和修正
、
最后生成技術文件
。
01
插接件的定義與裝配
后處理系統包括環境溫度傳感器、壓力傳感器、冷卻水閥、蓄電池箱正負極等12個插接件。插接件的裝配是線束設計的重要一步，該過程確定了線束的端點。
展開 