船机SCR系统排气流场CFD分析与优化的任务书.docx

船机SCR系统排气流场CFD分析与优化的任务书
任务书
题目：船机SCR系统排气流场CFD分析与优化
背景：
随着生产和生活水平的提高，环境保护意识逐渐增强，控制排放物的排放已经成为了环保的重要内容。SCR（SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原）技术可以有效地减少柴油机尾气中的氮氧化物排放，被广泛应用于船舶领域。系统中主要包含的组成部分有催化柱、氨气喷射装置、氨气控制阀、NOx传感器等。然而，在SCR系统运行中，由于氧化物对催化剂的污染以及氨气的不完全分解，会导致催化柱的效率降低甚至失效，从而影响排放控制效果。因此，对SCR系统排放效率进行分析与优化具有重要的实际意义。
任务目标：
本次任务旨在探究船机SCR系统排气流场内氨气分布的规律，并基于CFD（ComputationalFluidDynamics，计算流体动力学）仿真技术开展优化方案的研究，以实现SCR系统排放效率的提高。具体目标包括：
1.建立符合船机SCR系统实际工作条件下的流场模型，模拟其速度场和浓度场等基本物理量，并对氨气分布进行初步分析。
2.通过分析氨气分布规律，针对SCR系统运行中可能存在的问题，如气流的流动不稳定性、气压梯度不均等方面，提出针对性的优化措施，并在模型中进行仿真分析，得出优化效果。
3.对比分析不同优化方案的实施效果，选取最佳方案，并在模拟中进行长时间稳定性分析，评估方案的可行性和实用性。
工作内容：
1.调研常见的SCR系统排气流场仿真方法，学习CFD仿真技术及相关理论知识，为后续工作打下基础。
2.根据船机SCR系统的工作原理和结构特点，建立计算流体力学模型，包括建立几何模型、划分网格、设定边界条件等步骤。
3.借助CFD软件对模型进行求解，获取流场的基本物理量信息。
4.对氨气的分布规律进行分析，评估其影响因素，如气流速度、气体浓度、空间限制等等。
5.针对分析结果提出优化措施，如改进喷氨气体的位置与方向、增加催化柱数量、调整催化柱位置等，实现催化剂利用率的提高和SCR系统性能的优化。
6.重点对比分析不同优化方案的效果，并进行长时间稳定性分析，选取最佳方案。
7.撰写总结报告，对实验研究结果进行总结和分析，提出优化方案的建议，并探讨未来工作方向。
要求：
1.熟练掌握计算流体力学模型建立和仿真技术，熟悉CFD软件使用方法和数据处理技巧。
2.具有一定的数学、物理、流体力学等领域的理论基础，对SCR系统的工作原理和组成有一定的了解。
3.有责任心和团队协作能力，具备一定的自学能力和解决问题的能力。
4.能够认真完成每一步的工作，并保证实验数据的准确性，遵守实验室安全规定。
参考文献：
1.李直文，李琳.针对SCR柴油机废气后处理系统氨气的空气力学优化方法[J].兵器材料科学与工程,2014,37(1):61-64.
2.BhaskarRaoDV,KavitaKatti,RaoYVL.Thecomputationalfluiddynamics(CFD)simulationforNOxreductioninhighsulphurfueloilusingSCRsystem[C]//2015InternationalConferenceonRecentDevelopmentsinControl,AutomationandPowerEngineering(RDCAPE).IEEE,2015:175-179.
3.SchmitzD,MoeckP,AlbrechtL,etal.AnalysisandoptimizationofanSCRfacilityfortheabatementofNOxemissionsfromfluegasusingcomputer-aidedsimulations[C]//2015IEEE8thInternationalConferenceonIntelligentDataAcquisitionandAdvancedComputingSystems:TechnologyandApplications(IDAACS).IEEE,2015:1071-1076.