排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法及系统与流程

1.本发明涉及排气后处理系统仿真分析
技术领域：
：，特别涉及一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法及系统。
背景技术：
：：2.内燃机的燃料为碳氢化合物，燃烧时产生的主要有害污染物为：co、hc、nox和碳烟pm。发动机转速很高，混合、燃烧时间极短，出现熄火时，未燃产物为hc；发动机起动、大负荷、变工况用浓混合气时，导致不完全燃烧会形成co；燃烧最高温度1800℃以上时，空气中的氮气会氧化成各种氮的氧化物nox；柴油机混合的不均匀性，在高温下缺氧燃料发生裂解、脱氢碳烟颗粒（微粒子）会形成pm。3.催化氧化器（doc）主要处理hc、co，颗粒捕集器（dpf）主要处理pm，选择性催化还原（scr）则主要处理nox。4.国五柴油机后处理系统仅采用选择性催化还原器scr即可满足发动机的排放法规限值要求。国六后处理系统需要借助氧化型催化器doc、颗粒捕集器dpf与scr三者协同作用，且在scr后增加氨逃逸催化器asc，用于处理尿素过量喷射产生的氨气泄漏。既保证很低的nox排放，又保证dpf的积炭再生循环，从而长期达到排放法规要求。5.催化器载体入口处速度的均匀性和nh3的分布情况将直接影响催化器载体的工作效率。流速的不均匀将导致载体径向温度梯度过大，产生较大的热应力梯度，发生热疲劳，加速催化剂的劣化速度，缩短使用寿命。而nh3分布的不均匀性造成载体内还原剂的局部不足或过量，直接导致scr系统转换效率降低甚至出现nh3泄漏等二次污染，还原剂长期分布不均匀导致催化剂的老化不均匀，从而导致了催化剂整体性能下降。6.催化器前、后的压差是发动机后处理装置优化设计的重要指标之一。其背压太高将直接影响发动机的动力性能，结构设计的不合理会造成局部能量损失较大，从而引起发动机背压太高，而合理的结构设计将有效降低压降，提高发动机性能。7.目前对排气后处理系统的分析大多是一维的整体性能分析，可以整体了解系统压力损失和尾气排放情况，由于一维分析没有局部细节结构，每个模块都是以整体性能体现，所以不能分析出三维内部的流场分布、载体前入口截面的速度和组分均匀性、局部液膜厚度、结晶位置预测。技术实现要素：8.基于此，本发明的目的是提出一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法方法及系统，以解决上述至少一种问题。9.本发明一方面提出一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，所述方法包括：提取排气后处理系统流体模型，所述排气后处理系统流体模型包括催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构；导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格；生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格，合并并生成整体网格；求解器的设置，包括runmode、边界条件设置、流体属性、initialcondition、solvercontrol、松弛因子、输出控制outputcontrol、后处理模型设置、喷雾模型、化学反应模型、求解计算设置；设置doc模型、dpf模型、scr模型、asc模型、喷雾模型、化学反应模型；提交cfd计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。10.综上，根据上述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，该方法可以分析整个排气系统的流场分布、载体前端截面的速度均匀性和组分均匀性、载体的压降和排气系统的压降、液膜厚度并预测结晶位置，通过直接通过可视化三维仿真分析排气后处理流场性能，无需试验，从而有效指导正向设计和分析产品问题，进而提高排气后处理系统的整体性能，节约台架试验成本。11.在本发明较佳实施例中，所述导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格的步骤包括：基于导入的面网格建立各部分selections，并分别激活、复制，生成各部分独立的面网格，并将各个面网格封闭；生成各部分面网格的线网格，对各个面网格所需的面归类命名，生成各部分面网格的体网格，导入生成的各体网格，并检查网格质量和数量。12.在本发明较佳实施例中，所述生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格的步骤包括：创建多孔介质模型，通过paving工具生成多孔介质模型的面网格，并通过enlarge工具拉伸成体网格；定义多孔介质模型体网格selction，并选择所有体网格，采用连接工具连接所有生成的体网格，并进行网格的交界面连接。13.在本发明较佳实施例中，所述仿真分析结果包括速度均匀性，根据以下公式评估速度均匀性：其中，γ表示速度均匀性，ui表示在单元体i处的气体流动速度，表示整个区域的气体流动平均速度，ai表示单元体i的流通面积，atot表示整个区域的流通面积，i表示整个区域n个单元体中的任一个；判断所述速度均匀性是否大于或等于第一预设均匀性指标阈值；若所述速度均匀性大于或等于第一预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的速度性能合格。14.在本发明较佳实施例中，所述仿真分析结果还包括nh3分布均匀性，根据以下公式评估nh3分布均匀性：式中,γa为nh3均匀性，n为截面面元总数，i为面元编号，为编号为i的面元内nh3的体积浓度值，为编号为i的面元的面积，为截面的nh3体积浓度平均值；判断所述nh3均匀性是否大于第二预设均匀性指标阈值；若所述nh3均匀性大于第二预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的压降性能合格。15.本发明另一方面还提出一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统，所述系统包括：流体模型提取模块，用于提取排气后处理系统流体模型，所述排气后处理系统流体模型包括催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构；流体模型导入模块，用于导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格；整体网格合成模块，用于生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格，合并并生成整体网格；求解器设置模块，用于求解器的设置，包括runmode、边界条件设置、流体属性、initialcondition、solvercontrol、松弛因子、输出控制outputcontrol、后处理模型设置、喷雾模型、化学反应模型、求解计算设置；模型参数设置模块，用于设置doc模型、dpf模型、scr模型、asc模型、喷雾模型、化学反应模型；仿真分析执行模块，用于提交cfd计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。16.在本发明较佳实施例中，所述流体模型导入模块包括：网格封闭单元，用于基于导入的面网格建立各部分selections，并分别激活、复制，生成各部分独立的面网格，并将各个面网格封闭；体网格导入单元，用于生成各部分面网格的线网格，对各个面网格所需的面归类命名，生成各部分面网格的体网格，导入生成的各体网格，并检查网格质量和数量。17.在本发明较佳实施例中，所述整体网格合成模块包括：体网格拉伸单元，用于创建多孔介质模型，通过paving工具生成多孔介质模型的面网格，并通过enlarge工具拉伸成体网格；网格连接单元，用于定义多孔介质模型体网格selction，并选择所有体网格，采用连接工具连接所有生成的体网格，并进行网格的交界面连接。18.在本发明较佳实施例中，所述仿真分析执行模块包括：速度均匀性计算单元，用于根据以下公式评估速度均匀性：其中，γ表示速度均匀性，ui表示在单元体i处的气体流动速度，表示整个区域的气体流动平均速度，ai表示单元体i的流通面积，atot表示整个区域的流通面积，i表示整个区域n个单元体中的任一个；速度均匀性评估单元，用于判断所述速度均匀性是否大于或等于第一预设均匀性指标阈值；若所述速度均匀性大于或等于第一预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的速度性能合格在本发明较佳实施例中，所述仿真分析执行模块还包括：nh3分布均匀性计算单元，用于根据以下公式评估nh3分布均匀性：式中,γa为nh3均匀性，n为截面面元总数，i为面元编号，为编号为i的面元内nh3的体积浓度值，为编号为i的面元的面积，为截面的nh3体积浓度平均值；nh3分布均匀性评估单元，用于判断所述nh3均匀性是否大于第二预设均匀性指标阈值；若所述nh3均匀性大于第二预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的压降性能合格。19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。附图说明20.图1为本发明第一实施例提出的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法的流程图；图2为排气后处理doc+dpf+scr+asc系统示意图；图3为排气后处理系统三维仿真后的流动状态结果展示图；图4为仿真分析结果中的载体前端面速度均匀性示意图；图5为仿真分析结果中的载体前端面氨气均匀性示意图；图6仿真分析结果中的液膜厚度变化图；图7为本发明第二实施例中的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统的结构示意图。21.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式22.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
：的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。24.请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法的流程图，该方法包括步骤s01至步骤s06，其中：步骤s01：提取排气后处理系统流体模型，所述排气后处理系统流体模型包括催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构；在本实施例中，该排气后处理系统为doc+dpf+scr+asc，请参阅图2，首先提取排气后处理系统流体数模，一个完整的后处理模型应该包括下列部分：排气歧管或者增压器涡轮出口（可能包括）、催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构。25.步骤s02：导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格；需要说明的是，在生产载体外的其他网格的过程为：1)基于导入的面网格建立各部分selections，并分别激活、复制，生成各部分独立的面网格，再将各个面网格封闭。26.2)生成各部分面网格的线网格。27.3)对各个面网格所需的面归类命名。28.4)生成各部分面网格的体网格。29.5)导入生成的各体网格，并检查网格质量和数量。30.步骤s03：生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格，合并并生成整体网格；可以理解的，在本步骤中，首先需要创建多孔介质模型，通过paving工具生成多孔介质模型的面网格，并通过enlarge工具拉伸成体网格；而后定义多孔介质模型体网格selction，并选择所有体网格，采用连接工具连接所有生成的体网格，并进行网格的交界面连接，进而生成整体网格。31.步骤s04：求解器的设置，包括runmode、边界条件设置、流体属性、initialcondition、solvercontrol、松弛因子、输出控制outputcontrol、后处理模型设置、喷雾模型、化学反应模型、求解计算设置；需要指出的是，设置求解器的过程具体为：1)分析模型选择选择瞬态计算模式、设置计算步长。32.2)边界条件设置入口边界：一般在后处理cfd计算中，入口边界设置为质量流量和温度，依据所需发动机工况条件设置。33.出口边界：静压出口，设置为一个大气压。34.壁面边界：设置载体壁面和流动区域壁面为绝热无滑移边界。35.3)流体属性一般的发动机分析，选择理想气体。36.4)初始条件设置对初始时刻入口压力、温度、密度、湍流能、湍流时间尺度、湍流耗散率等参数进行初始化。37.5)求解控制离散用于计算边界值和导数，边界值的计算选extrapolate(外差分)，计算导数的方法一般选择leastsq.fit(最小二乘法)，对于质量不好的网格计算更为准确，可作为默认选项。通用求解器按默认设置。38.6)松弛因子松弛因子在一般瞬态条件下可取值：momentum0.6，pressure0.4，turb.kin.energy0.6，energy的值一般不小于0.8，实际设置可根据具体情况调整。39.7)输出控制2d结果文件包含整个区域或者选择区域的流量平均值的输出。除了标准的结果输出以外，还可以通过预先设定的公式定义新的输出结果。40.除了观察进出口位置，还应该对各个催化器的前端面压力和流动分布进行统计分析。41.3d结果文件可以用于做切片。在write3dresultfile中设定输出频率，可以选择常量，也可以用table来表示，其他设置选择默认设置。42.除此之外，在设置求解器后，还需进行后处理模型设置，具体如下：后处理各载体均为多孔介质结构，针对蜂窝状小孔道的催化器载体在实际数值模拟中难以进行真实的仿真模拟，工程上一般将其简化为多孔介质模型进行计算多孔介质模型主要是在标准的动量方程后加上动量源项来实现。43.在后处理模型中需要对各载体的进出口、初始化参考温度、孔密度、壁厚、涂层等载体参数进行设置。44.载体压降模型选择tubefriction模型计算载体压降。45.载体的物性和计算模型根据供应商提供的数据设定。46.步骤s05：设置doc模型、dpf模型、scr模型、asc模型、喷雾模型、化学反应模型；在本步骤中，对于设置doc模型，doc选择catalyst模型，需要设置doc的孔隙率，即单位面积的通孔数，还需要设置压降方程、物理特性、涂层、化学反应方程等。47.对于设置dpf模型，dpf直接有专门的dpf模型，因为dpf结构内部有壁面，壁面有过滤功能，需要输入过滤模式、孔隙率、物理特性、压降方程、涂层、颗粒捕集模式、化学反应方程等。48.对于设置scr模型，scr设置和doc设置类似，都是使用catalyst模型，只是涂层和化学反应不同。49.对于设置asc模型，asc可以只考虑其化学反应，不考虑结构特征。50.设置喷雾模型时，对于含有尿素喷射的后处理系统要设置喷尿素的相关参数。51.喷雾模型需要设置尿素溶液的物性、喷射控制方程、喷射的流量、喷嘴的位置、孔径、角度等参数，除了喷嘴位置和控制方程，其它参数由供应商提供。52.对于设置化学反应模型。化学反应方程是通过编程来实现的，可以使用内部化学解释器或者chemkin库接口进行方程的编译，内部化学解释器有特定的编程格式，chemkin库接口一般支持fortran程序。53.步骤s06：提交cfd计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。54.首先，仿真结果可以预测整个流场的温度场分布、压力场分布以及流线从而评估后处理系统内部的流动状态，具体请参阅图3。55.此外，请参阅图4和图5，催化器载体入口处速度的均匀性和还原剂的分布情况将直接影响催化器载体的工作效率。流速的不均匀将导致载体径向温度梯度过大，产生较大的热应力梯度，发生热疲劳，加速催化剂的劣化速度，缩短使用寿命。而还原剂分布的不均匀性造成载体内还原剂的局部不足或过量，直接导scr系统转换效率降低甚至出现nh3泄漏等二次污染，若直接模拟nox的还原反应，涉及的化学反应及参数较多，试验标定的工作量大增，且仿真模型复杂、精度低，由于催化反应nh3和nox是按照1：1进行的，因此常用nh3的分布情况计算nox转换效率，基于此，通过仿真分析结果还可预测载体前端面速度均匀性和载体前端面氨气均匀性。56.此外，通过仿真分析结果还可预测载体的压降和排气系统的压降，由于排气系统压降太高将直接影响发动机的动力性能，因此压降也是评估的一项重要指标。结构设计的不合理会造成局部能量损失较大，从而引起发动机背压太高，而合理的结构设计将有效降低压降，提高发动机性能。57.此外，请参阅图6，通过仿真分析结果还可分析液膜厚度来预测结晶风险，素结晶的产生是必然的，特别是在低温、低流量、高喷射量的工况下，尿素来不及雾化、热解、水解，会在低温、低流速壁面行成尿素结晶。适量的尿素结晶（再生里程内不影响排放）可以通过dpf再生时烧除掉。但是过量的尿素结晶会导致nox过量且无法发生反应，影响scr效率。通过求解壁膜厚度和壁膜温度可以预测结晶风险。工程上一般要求壁膜厚度小于10-6m，具体要求也会因具体项目的要求不同而不同。58.具体地，所述仿真分析结果包括速度均匀性，根据以下公式评估速度均匀性：其中，γ表示速度均匀性，ui表示在单元体i处的气体流动速度，表示整个区域的气体流动平均速度，ai表示单元体i的流通面积，atot表示整个区域的流通面积，i表示整个区域n个单元体中的任一个；判断所述速度均匀性是否大于或等于第一预设均匀性指标阈值；若所述速度均匀性大于或等于第一预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的速度性能合格。59.该第一预设均匀性指标阈值一般为0.9-0.95，通过准确评估出速度均匀性指标，进而有助于为正向设计和分析产品问题提供重要依据，进而提高排气后处理系统的整体性能。60.具体地，所述仿真分析结果还包括nh3分布均匀性，根据以下公式评估nh3分布均匀性：式中,γa为nh3均匀性，n为截面面元总数，i为面元编号，为编号为i的面元内nh3的体积浓度值，为编号为i的面元的面积，为截面的nh3体积浓度平均值；判断所述nh3均匀性是否大于第二预设均匀性指标阈值；若所述nh3均匀性大于第二预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的压降性能合格。61.该第二预设均匀性指标阈值一般为0.95，且nh3均匀性越高，压降越低，通过准确评估出nh3均匀性指标，进而有助于为正向设计和分析产品问题提供重要依据，进而提高排气后处理系统的整体性能。62.综上，本实施例中的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法相比于传统技术，具有如下有益效果：1）目前对排气后处理系统的分析大多是一维的整体性能分析，不能分析局部细节，不能分析三维内部的流场分布、载体前入口截面的速度和组分均匀性、局部液膜厚度、结晶位置预测，无法满足分析要求，本方法不仅可以分析整体性能，还可以分析分析以上各局部细节性能。63.2）目前存在少数三维分析，但其模型相对简单，例如单纯的scr尿素喷射系统，或者doc+dpf系统，或者doc+scr系统，随着排放法规要求越来越严苛，简单的系统已不能满足排放要求，本发明的doc+dpf+scr+asc系统（包含尿素喷射）是目前较为全面的系统。64.3）大多数三维分析是稳态分析，对于化学反应无法考虑，本发明为瞬态分析，可以分析化学反应过程。65.4）目前存在的排气后处理系统三维分析都不考虑doc、dpf、scr、asc载体内部的涂层，本发明考虑了涂层。66.5）利用本发明的仿真方法，可节省台架试验时间及费用。67.请参阅图7，所示为本发明第二实施例中的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统的结构示意图，该系统包括：流体模型提取模块10，用于提取排气后处理系统流体模型，所述排气后处理系统流体模型包括催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构；流体模型导入模块20，用于导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格；进一步地，所述流体模型导入模块20还包括：网格封闭单元，用于基于导入的面网格建立各部分selections，并分别激活、复制，生成各部分独立的面网格，并将各个面网格封闭；体网格导入单元，用于生成各部分面网格的线网格，对各个面网格所需的面归类命名，生成各部分面网格的体网格，导入生成的各体网格，并检查网格质量和数量。68.整体网格合成模块30，用于生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格，合并并生成整体网格；进一步地，所述整体网格合成模块30还包括：体网格拉伸单元，用于创建多孔介质模型，通过paving工具生成多孔介质模型的面网格，并通过enlarge工具拉伸成体网格；网格连接单元，用于定义多孔介质模型体网格selction，并选择所有体网格，采用连接工具连接所有生成的体网格，并进行网格的交界面连接。69.求解器设置模块40，用于求解器的设置，包括runmode、边界条件设置、流体属性、initialcondition、solvercontrol、松弛因子、输出控制outputcontrol、后处理模型设置、喷雾模型、化学反应模型、求解计算设置；模型参数设置模块50，用于设置doc模型、dpf模型、scr模型、asc模型、喷雾模型、化学反应模型；仿真分析执行模块60，用于提交cfd计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。70.进一步地，所述仿真分析执行模块60还包括：速度均匀性计算单元，用于根据以下公式评估速度均匀性：其中，γ表示速度均匀性，ui表示在单元体i处的气体流动速度，表示整个区域的气体流动平均速度，ai表示单元体i的流通面积，atot表示整个区域的流通面积，i表示整个区域n个单元体中的任一个；速度均匀性评估单元，用于判断所述速度均匀性是否大于或等于第一预设均匀性指标阈值；若所述速度均匀性大于或等于第一预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的速度性能合格。71.nh3分布均匀性计算单元，用于根据以下公式评估nh3分布均匀性：式中,γa为nh3均匀性，n为截面面元总数，i为面元编号，为编号为i的面元内nh3的体积浓度值，为编号为i的面元的面积，为截面的nh3体积浓度平均值；nh3分布均匀性评估单元，用于判断所述nh3均匀性是否大于第二预设均匀性指标阈值；若所述nh3均匀性大于第二预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的压降性能合格。72.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、ꢀ“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。73.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，其特征在于，所述方法包括：提取排气后处理系统流体模型，所述排气后处理系统流体模型包括催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构；导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格；生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格，合并并生成整体网格；求解器的设置，包括run mode、边界条件设置、流体属性、initial condition、solver control、松弛因子、输出控制output control、后处理模型设置、喷雾模型、化学反应模型、求解计算设置；设置doc模型、dpf模型、scr模型、asc模型、喷雾模型、化学反应模型；提交cfd计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。2.根据权利要求1所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，其特征在于，所述导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格的步骤包括：基于导入的面网格建立各部分selections，并分别激活、复制，生成各部分独立的面网格，并将各个面网格封闭；生成各部分面网格的线网格，对各个面网格所需的面归类命名，生成各部分面网格的体网格，导入生成的各体网格，并检查网格质量和数量。3.根据权利要求2所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，其特征在于，所述生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格的步骤包括：创建多孔介质模型，通过paving工具生成多孔介质模型的面网格，并通过enlarge工具拉伸成体网格；定义多孔介质模型体网格selction，并选择所有体网格，采用连接工具连接所有生成的体网格，并进行网格的交界面连接。4.根据权利要求1所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，其特征在于，所述仿真分析结果包括速度均匀性，根据以下公式评估速度均匀性：其中，γ表示速度均匀性，u
i
表示在单元体i处的气体流动速度，表示整个区域的气体流动平均速度，a
i
表示单元体i的流通面积，a
tot
表示整个区域的流通面积，i表示整个区域n个单元体中的任一个；判断所述速度均匀性是否大于或等于第一预设均匀性指标阈值；若所述速度均匀性大于或等于第一预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的速度性能合格。5.根据权利要求1所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法，其特征在于，所述
仿真分析结果还包括nh3分布均匀性，根据以下公式评估nh3分布均匀性：式中, γ
a
为nh3均匀性，n为截面面元总数，i为面元编号，为编号为i的面元内nh3的体积浓度值，为编号为i的面元的面积，为截面的nh3体积浓度平均值；判断所述nh3均匀性是否大于第二预设均匀性指标阈值；若所述nh3均匀性大于第二预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的压降性能合格。6.一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统，其特征在于，所述系统包括：流体模型提取模块，用于提取排气后处理系统流体模型，所述排气后处理系统流体模型包括催化器入口几何结构、doc、dpf、scr、asc、混合器、催化器出口结构；流体模型导入模块，用于导入提取的排气后处理系统流体模型，将面网格的载体部分和其它部分分割开，以生成载体外的其它网格；整体网格合成模块，用于生成多孔介质二维网格，根据多孔介质内部结构的不同，利用不同的拉伸方式形成三维网格，以得到载体网格，合并并生成整体网格；求解器设置模块，用于求解器的设置，包括runmode、边界条件设置、流体属性、initial condition、solver control、松弛因子、 输出控制outputcontrol、后处理模型设置、喷雾模型、化学反应模型、求解计算设置；模型参数设置模块，用于设置doc模型、dpf模型、scr模型、asc模型、喷雾模型、化学反应模型；仿真分析执行模块，用于提交cfd计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。7.根据权利要求6所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统，其特征在于，所述流体模型导入模块包括：网格封闭单元，用于基于导入的面网格建立各部分selections，并分别激活、复制，生成各部分独立的面网格，并将各个面网格封闭；体网格导入单元，用于生成各部分面网格的线网格，对各个面网格所需的面归类命名，生成各部分面网格的体网格，导入生成的各体网格，并检查网格质量和数量。8.根据权利要求7所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统，其特征在于，所述整体网格合成模块包括：体网格拉伸单元，用于创建多孔介质模型，通过paving工具生成多孔介质模型的面网格，并通过enlarge工具拉伸成体网格；网格连接单元，用于定义多孔介质模型体网格selction，并选择所有体网格，采用连接工具连接所有生成的体网格，并进行网格的交界面连接。9.根据权利要求6所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统，其特征在于，所述仿真分析执行模块包括：速度均匀性计算单元，用于根据以下公式评估速度均匀性：
其中，γ表示速度均匀性，u
i
表示在单元体i处的气体流动速度，表示整个区域的气体流动平均速度，a
i
表示单元体i的流通面积，a
tot
表示整个区域的流通面积，i表示整个区域n个单元体中的任一个；速度均匀性评估单元，用于判断所述速度均匀性是否大于或等于第一预设均匀性指标阈值；若所述速度均匀性大于或等于第一预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的速度性能合格。10.根据权利要求6所述的排气后处理系统的三维瞬态仿真分析系统，其特征在于，所述仿真分析执行模块还包括：nh3分布均匀性计算单元，用于根据以下公式评估nh3分布均匀性：式中, γ
a
为nh3均匀性，n为截面面元总数，i为面元编号，为编号为i的面元内nh3的体积浓度值，为编号为i的面元的面积，为截面的nh3体积浓度平均值；nh3分布均匀性评估单元，用于判断所述nh3均匀性是否大于第二预设均匀性指标阈值；若所述nh3均匀性大于第二预设均匀性指标阈值，则判定排气后系统的压降性能合格。

技术总结
本发明提出一种排气后处理系统的三维瞬态仿真分析方法方法及系统，该方法包括：提取排气后处理系统流体模型；导入提取的排气后处理系统流体模型，生成载体外的其它网格；生成载体网格，合并并生成整体网格；设置求解器；设置DOC模型、DPF模型、SCR模型、ASC模型、喷雾模型、化学反应模型；提交CFD计算，计算完成后，进行数据处理及三维模型切片，得到仿真分析结果。本发明通过直接通过可视化三维仿真分析排气后处理流场性能，无需试验，从而有效指导正向设计和分析产品问题，进而提高排气后处理系统的整体性能，节约台架试验成本。节约台架试验成本。节约台架试验成本。


技术研发人员：张卓飒 曾小春 袁晓军 骆旭薇 廖善彬
受保护的技术使用者：江铃汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/7/18