随着柴油机排放法规的日趋严格,微粒捕集器正逐渐成为降低柴油机微粒排放的必备装置。微粒捕集器内气体和微粒两相流动特性决定了微粒捕集器内过滤体利用率的高低、过滤体再生周期长短以及过滤体使用寿命的长短,因此研究微粒捕集器内气粒两相流动特性具有重要的实用价值。本文以湖南省自然科学基金重点项目(06JJ20018)-车用微粒捕集器复合再生过程气粒两相流动与燃烧数值模拟为依托,进行的研究工作和取得的研究成果如下:(1)将微粒捕集器分为过滤体内外两种流动情况,基于气粒两相流理论和多孔介质理论,首次建立了包括过滤体内外的完整的微粒捕集器内气粒两相流动的三维数学模型;(2)利用FLUENT软件对建立的微粒捕集器内气粒两相流动数学模型进行数值求解,得出了微粒捕集器内的压力场、速度场以及微粒浓度场的分布规律,计算结果与试验结果吻合较好,初步验证了数学模型的正确性。结果表明,过滤体内微粒浓度分布特性是由扩口区域内速度分布特性决定的,其中扩口区域内的涡流是决定过滤体内微粒浓度分布的关键;(3)基于微粒捕集器内气粒两相流动数学模型,研究了入口排气速度、直径比和扩张角对流速分布均匀性的影响以及入口排气速度、微粒直径、直径比和扩张角对微粒浓度分布均匀性的影响。结果表明,微粒直径越小,微粒浓度分布的均匀性则越好;降低入口排气速度、减小直径比和扩张角,都能提高流速分布和微粒浓度分布的均匀性。本文的研究工作为优化设计微粒捕集器的结构参数提供了重要的理论指导,并为进一步精确研究和控制微粒捕集器再生过程奠定了坚实的基础。