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배기의 유속분포가 CDPF의 재생 시 비정상적 열적 거동에 미치는 영향
The Effect of Flow Distribution on Transient Thermal Behaviour of CDPF during Regeneration 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.17 no.2, 2009년, pp.10 - 19  

정수진 (자동차부품연구원 동력시스템연구센터) ,  이점주 (우신공업기술연구소) ,  최창호 (융진기업)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The working of diesel particulate filters(DPF) needs to periodically burn soot that has been accumulated during loading of the DPF. The prediction of the relation between an uniformity of gas velocity and soot regeneration efficiency with simulations helps to make design decisions and to shorten the...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 3과 같이 모델링 하였다. 1차원 수치해석을 통하여 CDPF 모노리스 전단부에서의 배출가스 유속균일도가 PM 의 재생효율에 미치는 영향을 예측하고자 한다. 본 연구에 사용된 DOC 및 CDPF의 모노리스 내부 열 유동 현상과 화학반응의 해석을위한 기본적인 가정들은 Triana의 가정2)과 동일하다.
  • 6의 그림과 같은 위치를 선정하였다. 본 연구에서는 1 차원 통합 'DOC+CDPF5 모델을 이용하여 재생 시 CDPF의 열적거동을 예측하고 이를 실험과 비교하여 그 타당성을 입증한 후 이를 배출가스 유속균일도에 대한 PM 재생효율 예측에 이용하고자 한다.
  • 본 연구에서는 2.7 liter 디 젤엔진에 장착된 CDPF 를 대상으로 하여 재 생 시 유속균일도가 DPF 모노리스 내의 비정상 열적거동에 미치는 영향을 실험및수치적으로연구하였다
  • 본 연구에서는 3차원 CFD 해석 결과로부터 구한 유속분포는 일차원 단일관 모델의 유입 조건으로 사용하여 유속분포가 재생 시 열적 거동에 미치는 영 향을 연구하였다.
  • 본 연구에서는 가스의 유속분포가 CDPF의 재생 시 열적거동에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하기 위하여 3차원 유동해석을 수행하여 유속분포 예측을 위한 정상상태 유동장해석을 수행하였으며 1 차원 모델을 이용하여 CDPF 재생 시 열적거동 및 재생효율에 관한 예측을 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 대상CDPF의 내부 유동장을 계산하여 DOC 및 CDPF를 통과하는 유속분포가 재 생 시 열적 거동에 미치는 영향을 알아보기 위히-여 3차원 정상 상태 유동장해석을 수행하였다. 그 결과, 중앙 단면에서의 속도장을 Fig.

가설 설정

  • 1차원 수치해석을 통하여 CDPF 모노리스 전단부에서의 배출가스 유속균일도가 PM 의 재생효율에 미치는 영향을 예측하고자 한다. 본 연구에 사용된 DOC 및 CDPF의 모노리스 내부 열 유동 현상과 화학반응의 해석을위한 기본적인 가정들은 Triana의 가정2)과 동일하다. DOC 시스템 해석에 사용된 기체상의 질량 및 에너지 보존방정식과 촉매 표면에서의 화학종보존방정식 및 고체상의 에너지 보존방정식은 참고문헌'에 자세히 언급되어 있다.
  • 11 에 자세히 나타내었다. 이때, 모든 Case에 대하여 CDPF 전면부로 유입되는 배출가스의 산술평균유속은 항상 동일하도록 가정하였다. 기타의 경 계조건들은 Fig.
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참고문헌 (13)

  1. STAR-CD Ver3.15 Manual, Computational Fluid Dynamics Ltd., 2001 

  2. A. P. Triana, Development of Models to Study the Emissions, Flow, Kinetic Characteristics form a Diesel Oxidation Catalyst and Particulate Filter, Ph. D. Dissertation, Michigan Technological University, 2005 

  3. C. W. Johann and J. P. Bernhard, "Catalytic Converters in a 1D Cycle Simulation Code Considering 3D Behavior," SAE 2003-01-1002, 2003 

  4. M. Kaviani, Principles of Heat Transfer in Porous Media, Mechanical Engineering Series, Springer, Berlin Heidelberg, New York, 1991 

  5. R. Perry and D. Green, Perry's Chemical Engineer's Handbook, McGraw Hill, 6th Edn, 1984 

  6. D. I. Verein, Editor, VDI-Warmea-tlas, Berechnungsblatter fur den Warmeubergang, VDIVerlag, Dusseldorf, 6th Edn, 1991 

  7. R. Reid and J. M. Prausnitz, Ther Properties of Gases and Liquids, McGraw Hill, 4th Edn, 1987 

  8. S. J. Jeong and W. S. Kim, "A Study on the Optimal Monolith Combination for Improving Flow Uniformity and Warm-up Performance of an Auto-catalyst," Chemical Engineering and Processing, Vo1.42, pp.879-895, 2003 

  9. B.J. Peters, R. J. Wanker, A. Munzer and J. C. Wurzenberger, "Integrated ID to 3D Simulation Workflow of Exhaust Aftertment Devices," SAE 2004-01-1132, 2004 

  10. S.J. Jeong, S. J. Lee, W. S. Kim and C. B. Lee, "Numerical Study on the Effect of Changes of Geometric Shape of Diesel Particulate Filter on Light-Off Characteristics and Transient Thermal Behavior during Regeneration," Transactions of KSAE, Vol.l4, No.4, pp.68-76, 2006 

  11. S.J. Jeong, S.J. Lee, W.S. Kim and C.B. Lee, "Numerical Study on Light-Off Characteristics and Thermal Behavior of Diesel Particulate Filters during Regeneration," Fall Conference Proceedings, No.1, KSAE, pp.381-388, 2005 

  12. AVL Boost Ver4.05, Manual, AVL LIST GMBH,2004 

  13. H. Weltens, H. Bressler, F. Terres, H. Neumaier, and D. Rammoser, "Optimization of Catalytic Converter Gas Flow Distribution by CFD Distribution," SAE 930780,1993 

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