非挥发性颗粒物排放采样损失修正方法与改进研究

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随着工业的不断发展,空域航路不断增加,航空发动机所排放的尾气对环境造成的污染也日益严重。排放尾气中存在大量由燃油不充分燃烧而产生的非挥发性颗粒(nv PM)对环境造成污染,为了能够准确地量化发动机排放的颗粒物,国际民航组织出台了相关的建议标准,对采样测量的标准进行了研究,颗粒在采样系统中由于粒子特性产生了一定的损失,造成测量的质量和数量浓度结果的可靠性降低,因此需要对测量结果进行损失校正。主要从扩散、热泳、弯管、惯性、静电这五种颗粒损失机理入手,对发动机排放平面处尾气测量和颗粒物损失校正流程进行了详细研究,量化了由不同粒子损失特性造成的相应损失值,并基于对应测量颗粒物流程的损失校正计算方法,应用MATLAB编写了相应的计算代码,使用APP Designer设计了用户界面,开发出关于计算损失校正的应用程序,可以更加便捷地使用APP进行测量结果校正。并在此基础上对损失校正方法进行改进,对不同工况下和不同类型的典型发动机计算出的校正结果进行了对比。对CFM56-7B26/3型发动机LTO循环下不同功率的排放数量和质量浓度校正结果进行对比分析发现,原有计算方法假设标准偏差为常数是不合适的。新方法改进了计算工具,引入了更多的真实值,得出数量浓度校正因子受平均粒径影响较大,其趋势与原方法一致但整体小于原方法校正结果,且随着发动机功率增大,差异逐渐变小,数量校正因子与发动机推力呈负相关。对于质量校正因子而言,新校正方法得出的结果受平均粒径的影响并不大,与原方法结果相似,质量校正因子也与发动机推力呈负相关。进一步探究校正方法,对不同类型的典型发动机排放颗粒物测量结果进行校正对比,结果发现在质量较大的大粒径处,不同校正方法和不同类型发动机测量结果校正得出的数量和质量校正因子都有相同趋势,且差别较小,而在数量和质量浓度比较大的情况下,各种计算方法得到的结果误差变大且呈现出发散的状态,即对应小粒径处的排放结果没有大粒径处的结果相对集中。且在众多方法中,将拟合数据代入计算流程的校正方法得出的结果具有更好的鲁棒性,使结果的趋势和规律性更强,同时也增添了计算工具的便捷性。综上所述,利用MATLAB将校正计算流程制作为更方便使用的应用程序,在此基础上对损失校正方法进行了不同方向上的改进对比,为研究颗粒物测量损失校正方案增添了许多改进思路和计算经验。
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