基于氨均勻性對SCR系統性能影響的多通道一維仿真模型構建

摘要：為提高全球統一穩態循環（world harmonized steady-state cycle，WHSC）工況中仿真計算的柴油機NOx排放的準確性，分析造成仿真計算和試驗測量的柴油機排放中NOx差距過大的原因；提出一種多通道一維仿真模型，分析選擇性催化還原（selective catalytic reduction，SCR）系統中氨均勻性對NOx排放的影響。結果表明：傳統的一維仿真方法沒有考慮氨均勻性對SCR性能的影響是造成仿真計算和試驗測量的柴油機NOx排放差距過大的原因；提出的多通道模型可以很好地預測氨均勻性對SCR性能的影響，當氨均勻性為0.95時，仿真計算的NOx排放與試驗的誤差較小。考慮氨均勻性受工況變動的影響，提出的分段式氨均勻性方法可以進一步降低NOx排放預測誤差，將誤差控制在2%以內。

關鍵詞：尿素-SCR系統；建模；多通道；氨均勻性

中圖分類號：TK421.5文獻標志碼：A文章編號：1673-6397（2025）01-0024-08

引用格式：田文龍，羅峰，郎俊宇，等. 基于氨均勻性對SCR系統性能影響的多通道一維仿真模型構建［J］.內燃機與動力裝置，2025，42（1）：24-31.

TIAN Wenlong， LUO Feng， LANG Junyu， et al. Construction of a multi-channel 1-D simulation model based on the effect of ammonia uniformity on SCR system performance［J］.Internal Combustion Engine amp; Powerplant， 2025，42（1）：24-31.

0 引言

柴油機具有熱效率高、碳排放較低、良好的燃油經濟性和可靠性，在各個領域中得到廣泛應用，但是柴油車排放的NOx超過汽車總排放的80%，是汽車NOx排放的主要來源。為應對氣候的變化和保護環境，國際監管機構正在制定和實施更加嚴格的排放標準。為滿足日益嚴格的標準要求，

各柴油機生產企業和研究機構開發了各種燃燒技術和排氣后處理系統，選擇性催化還原（selective catalytic reduction，SCR）技術在NOx轉化方面表現出良好的性能，得到廣泛采用 ^[1]。

柴油尾氣處理液（diesel exhaust fluid，DEF）也稱車用尿素，是一種尿素質量分數為32.5%的尿素水溶液，尿素在SCR系統中經歷一系列復雜的化學反應，其中的主要反應物是通過水解產生的氨氣 ^[2]。考慮到操作安全，尿素溶液的催化水解通常發生在 SCR 系統上游的混合器中，反應式為：

CONH22+H2O2NH3+CO2。（1）

影響尿素-SCR 系統性能的因素包括氨的均勻性、排氣溫度、排氣質量流量、尿素轉化率、催化劑活性等^[3-6]。在尿素-SCR系統中，提高尿素分解效率以及氨均勻性是主要難題。后處理系統中，尿素水溶液通過水解和熱解反應生成氨氣的過程受到排氣溫度、流量、噴射裝置和混合器結構的影響，SCR入口截面上的氨濃度差異導致氨分布不均。

在一維仿真模型中，整個SCR被視為簡單一維的均勻通道，即SCR中非軸向方向的氣體濃度、流量和溫度處處相同，不考慮由于氣體分布不均勻帶來的影響。但實際上由于停留時間不足、混合器效果較差、DEF分解不完全以及DEF噴霧效果不佳等因素，實際的后處理系統中 SCR 入口處的氨在非軸向方向上分布不均勻，如果在SCR入口截面處部分氨氮比大于1，出現氨過量，導致氨泄漏和尿素結晶；如果部分截面氨氮比小于1，NOx不能充分反應，使得NOx的轉化率降低。對此大量學者通過試驗和仿真方法研究氨不均勻分布對SCR系統的影響，以及有關氨分布的影響因素，并針對影響因素進行研究和優化，研究結果表明：催化劑入口處的氨分布顯著影響NOx轉化效率，同時不同的尿素噴射裝置和混合器結構極大地影響氨的均勻性，因此設計不同的混合器結構和噴射裝置以提高氨均勻性是目前主要的研究方向之一^[6-12]。

Waradana等^[13]應用兩種類型的尿素噴射裝置研究了 SCR 系統中的氨均勻性，以及氨均勻性和尿素噴射時間的關系，預測 SCR 系統的 NOx 轉化效率變化趨勢 ^[14-15]。Song等^[16]采用一維模型模擬研究排氣溫度、排氣流量的不均勻性以及氨不均勻分布對 Cu-SCR 系統性能的影響，在美國聯邦排放測試工況循環（federal test procedure，FTP）中，SCR 入口氨的不均勻分布導致NOx轉化效率降低 3.5%。Mckinley等^[17]通過仿真研究，發現提高流場和氣相組分均勻性可以提高 NOx 轉化效率并減少氨泄漏。Dannalapati等^[18]利用含有混合器的三維模型進行計算流體動力學（computational fluid dynamics，CFD）仿真，研究了排氣溫度、排氣流量、排氣中NO和NO2物質的量的比對SCR系統催化轉化性能的影響。

為更全面地了解排氣溫度、排氣流量和氨均勻性對 SCR 性能的影響，縮短計算時間，提高計算精度，本文中提出一種多通道模型預測SCR性能，根據氨均勻性量化SCR入口尿素分布，基于在全球統一穩態循環（world harmonized steady-state cycle，WHSC）試驗中測量的結果，建立相應的模擬條件；研究氨均勻性對于SCR系統性能的影響，為 SCR 建模和優化引入一種更好的工具，為高效尿素噴射 SCR 系統的設計和驗證提供更準確的方法。

1 建模

1.1 建立一維模型

參照文獻[19]，采用計算機自適應仿真軟件CATSim對 SCR系統進行建模和計算。CATSim涵蓋了催化劑、管道、錐體、噴射器、連接件以及廢氣再循環（exhaust gas recirculation，EGR）閥的數值模型，考慮氣相中的均相反應，忽略排氣管沿線的非催化表面反應。SCR 反應遵循Eley-Rideal 反應機理，即氣態NOx與強吸附的氨反應，考慮了氨的吸附和解吸過程。采用全局動力學形式為每個組分創建總體動力學模型，動力學形式表示為阿倫尼烏斯方程。Cu-SCR 模型的反應框架包括以下反應：

NH3（g）←→NH3（ads），（2）

NO+0.5O2NO2， （3）

4NH3（ads）+4NO+O24N2+6H2O，（4）

2NH3（ads）+NO+NO22N2+3H2O，（5）

4NH3（ads）+3NO20.35N2+6H2O ，（6）

NH3（ads）+2NO2N2+3H2O+N2O，（7）

4NH3（ads）+3O22N2+6H2O ， （8）

4NH3（ads）+5O24NO+6H2O ， （9）

2NH3（ads）+3NO23NO+N2+3H2O。（10）

反應式（2）為尿素水解產生的氨氣在催化劑載體上的吸附反應；反應式（3）為部分NO直接被氧化為NO2；反應式（4）～（6）是SCR中的主要反應，吸附態的氨將NOx催化轉化氮氣和水，3個反應分別為標準SCR反應、快速SCR反應和慢速SCR反應；其余反應為SCR中可能發生的副反應。

假設整體式催化劑模型中每個單獨通道內的條件完全相同，在垂直于流動方向的法向截面上不存在徑向流體流速和組分濃度梯度。SCR 模型是通過整體式催化劑中的一維單通道近似構建， 是由各組分的反應過程、質量平衡方程、能量平衡方程和動量平衡方程以及涂層表面的動力學反應推導 ^[20]，用于計算的Cu-SCR的SCR 反應動力學使用臺架反應器的測試數據開發和校準 ^[19]。

質量平衡方程為：

φρdμidt=－d（m·μi）dx－φ∑jMωi，jRHj－kmiSρ（μi－μsi） ，（11）

式中：φ 為孔隙率；ρ 為氣相的密度，kg/m³；t為時間，s；μi 為組分 i 在氣相中的質量分數；μsi 為組分 i 在固相中的質量分數；x為軸坐標水平方向，m；m·是SCR入口處氣體的質量流量，kg/s;RHj 為氣相中的反應速率，mol/（m³·s）；ωi，j為組分 i 在反應 j 中的化學計量比；kmi 為組分i的擴散系數，m²/s；S為固相比表面積，m²；M為氣體摩爾質量，kg/mol。

能量平衡方程為：

（1－φ）ρscpsdTsdt=（1－φ）λsd²Tsdx²－hS（Ts－T）+∑Δ（HR）Rs，（12）

式中：ρs 為涂層相的密度，kg/m³；cps為固相的比熱容，J/（kg·K）；Ts為固相熱力學溫度，K；λs為固相的熱導率，W/（m·K）；T為氣相熱力學溫度，K；h為傳熱系數，W/（m²·K）；Δ（HR）為反應焓，J；Rs為固相中的反應速率，mol/（m³·s）。

動量平衡方程為：

dm·dt=d（m·v）dx－Aφdpdx－2fm·vdh ，（13）

式中：v為流體的表觀速度，m/s；A為SCR的開口面積，m²；p為壓力，Pa；f為摩擦系數，kg/（m·s）；dh為基底通道的水力直徑，m。

1.2 建立多通道模型

在進行大規模的參數模擬時，通常認為單通道模型中非軸向方向的氨均勻分布，忽略非均勻流動分布的影響，然而實際應用中由氨分布不均勻帶來的影響不可忽視^[21]。通常可以通過試驗測量氨不均勻分布，也可以借助CFD方法估算SCR入口處氨的空間分布。還可以采用更簡便的方法，無需進行詳細測試或建模，利用均勻性指數描述橫截面上氨氣分布的均勻程度^[22]。

均勻性指數

UIvap=1－12∑nk=1ck－cAkAc ，（14）

式中：ck為尿素、氨或異氰酸（HNCO）的濃度，mol/m³，其中k為網格編號，k=1，2，…，n，n為模型中的網格數；Ak為網格k的面積，m²；c-為橫截面上ck的平均值。

根據均勻性指數的定義，UIvap=0～1，UIvap越接近1，說明分布均勻性指數越好。SCR入口處的氨均勻性指數通常為0.64～0.98 。沒有靜態混合器的后處理系統，氨的均勻性指數約為 0.75；設計良好的混合器可使氨的均勻性指數為0.85～0.90，部分混合器的氨均勻性指數可達0.95 甚至更高。

本文中以局部尿素噴射量和平均噴射量的比表征局部氨的濃度與整個截面氨的平均濃度的比。將尿素局部噴射量和平均噴射量之比定義為噴射量因子，作為正態分布函數的自變量，表示不同通道的氨濃度。由于排氣溫度和排氣流量處處均勻，所以每個通道的面積與整個界面的面積之比等于該通道的排氣流量與整個截面的排氣流量之比，將通道與截面的排氣流量比定義為概率密度因子，作為正態分布函數的因變量。通過噴射量因子求得不同氨濃度對應通道的概率密度因子，然后將概率密度因子與總排氣流量相乘得到對應通道的排氣流量。將每個通道的排氣溫度、排氣流量和氨輸入作為參數輸入傳統的一維模型中，由于此時每個通道內的氣體處處均勻，采用傳統的一維模型可以獲得較高的計算精度。通過計算可以獲得每一個通道的NOx排放量或氨泄漏，然后將每個通道對應計算結果進行求和，得到最終求解的該多通道模型NOx排放量或氨泄漏。

不同尿素噴射量比的概率密度因子

P=exp[-（r-1）²/（2σ²）]/ 2πσ （σ＞0） ，（15）

式中：σ為尿素噴射因子的標準差，r為尿素噴射因子。

可以調整正態分布函數中的方差獲得不同的氨均勻性下的概率密度因子分布，得到不同均勻性下的NOx排放或氨泄漏。該模型中通道數越多，仿真計算的精度越高，但計算的時間越長。綜合考慮計算的精度和時間成本，本文中采用20個通道進行仿真計算。具體的計算過程如圖1所示。

2 結果分析

2.1 一維模型校準

某排量為8 L的發動機，配備包含柴油機氧化催化劑（diesel oxidation catalyst，DOC）、催化型柴油機顆粒捕集器（catalytic diesel particulate filter，CDPF）、選擇性催化還原系統（SCR）以及氨氧化催化劑（ammonia slip catalyst，ASC）的綜合后處理系統，對該發動機進行WHSC測試。試驗期間，使用尿素質量分數為 32.5% 的標準尿素水溶液。

排氣中的NOx由 AVL i60 排放分析儀測量，泄漏的氨由氨分析儀測量。整個試驗程序符合文獻[23]的規定。該模型基于WHSC測試的試驗結果進行校準。以SCR的入口溫度作為輸入，通過調整一維模型熱傳遞參數校準溫度曲線。仿真和試驗的SCR出口排氣溫度的對比如圖 2所示。由圖2可知：仿真和試驗測量的溫度基本吻合，整體差異較小，表明該一維模型能夠較好地反應SCR的反應過程。

利用現有的一維模型，假設SCR入口處的氨完全均勻分布，以試驗測得的尿素噴射量為SCR入口處的尿素噴射量進行模型驗證，一維模型的仿真結果與試驗結果的對比如圖3所示。由圖3可知： SCR出口NOx累積質量與試驗結果的誤差較大。

該誤差可能由以下幾個因素造成：1）SCR中排氣的溫度和流速均勻性較差導致NOx轉化率較低，但文獻[9]研究表明排氣流速和溫度不均勻對Cu-SCR的NOx轉化性能影響不顯著，且圖2中仿真和試驗的溫度表現出良好的相關性，可排除溫度和速度帶來的偏差影響。2）由于工況的變化和噴射裝置能力的限制，尿素的實際噴射量與該工況下電子控制單元（electronic control unit，ECU）中計算的噴射量存在差異，此時的實際噴射量與ECU計算的尿素噴射量的比可能小于1，從而導致實際噴射量不足。實際噴射量不足也可能導致NOx轉化能力不足，進而導致排放中的NOx累積質量增加。

本文中通過仿真計算尿素噴射比分別為85%、90% 、95%時排氣中NOx累積質量，與試驗結果對比如圖4所示。由圖4可知：噴射比越小，尾排中NOx的累積質量越大；尿素噴射比為 95% 時最終尾排中NOx的累積質量與試驗結果基本一致，但是整個WHSC中瞬態NOx排放與試驗結果不能很好地擬合。說明仿真與試驗的差異并不是噴射比小于1導致的，排除排氣溫度和流量的影響，該差異可能是因為氨的不均勻分布導致的NOx排放增加。

2.2 多通道模型驗證和結果

NOx的轉化效率與氨均勻性密切相關^[24]，利用多通道模型模擬不同氨均勻性下的尿素分布，當氨均勻性指數分別為0.95、0.90和0.85時，對應的噴射量因子和概率密度因子的關系如圖5所示。為保證尿素噴射量的質量守恒，噴射量因子的平均值應為1。分別計算20個通道的尿素噴射量，從而得到每個通道對應的NOx累積質量；將每個通道的NOx累積質量進行求和，獲得多通道模型最終的NOx累積質量。

WHSC中，SCR出口處NOx累積質量的仿真與試驗結果對比如圖6所示，其中氨均勻性指數為1.00等同于傳統的單通道一維模型。由圖6可知：隨著氨均勻性指數降低，混合器或噴射裝置性能下降，NOx累積質量不斷增加；氨均勻性指數為0.95時，試驗與仿真結果表現出良好的一致性，說明該后處理系統SCR入口處氨均勻性指數約為0.95，此時的NOx轉化率（NOx原排與尾排的差與NOx原排的比）為97%；當氨均勻性指數降低到0.90時，NOx累積質量相比氨均勻性指數為0.95時增加一倍，約為9.5 g；當氨均勻性指數進一步降低到0.85時，NOx累積質量進一步增大，約為16.0 g，此時的NOx轉化率僅為90%。上述結果表明，氨均勻性對于NOx轉化率的影響較大，改善氨均勻性可以有效提高NOx的轉化率。

氨均勻性指數為0.95時仿真和試驗得到的NOx累積質量仍存在一定差距，這可能是因為隨著循環的進行，工況不斷變化，氨均勻性也隨之波動導致的。因此，本文中進一步采用分段式氨均勻性指數描述整個循環的氨均勻性。在平均氨均勻性指數為0.95的基礎上，當溫度較高、流量較大時，適當增大氨均勻性指數，設置氨均勻性指數為0.97；當溫度較低、流量較小時，適當減小氨均勻性指數，設置氨均勻性指數為0.92。使用分段式氨均勻性指數的多通道NOx累積質量仿真和試驗結果對比如圖7所示。由圖7可知：仿真計算的NOx累積質量與試驗結果吻合良好，仿真計算的NOx轉化率與試驗結果的相對誤差小于2%，與文獻[16，25-26]中研究的情況類似。這些結果證實，與氨均勻性指數為1.00的理想混合效果相比，氨均勻性指數應大于0.95才能使NOx轉化效率損失最小，這與Thomas的建議類似。由此可以看出，相比傳統的一維模型，多通道模型考慮了氨均勻性指數這一關鍵影響因素，一方面，可以研究不同的氨均勻性對于SCR系統性能的影響，相比傳統的試驗和三維仿真可以節省大量的時間和成本；另一方面，分段式氨均勻性計算的NOx轉化率與試驗測得的誤差不超過2%，說明多通道模型可以有效模擬試驗結果，提高一維仿真的計算精度。

3 結論

1）提出了一種多通道的一維動力學模型，以預測WHSC中SCR瞬態性能。基于氨均勻性對SCR入口處的氨氣分布進行量化，確定每個通道的尿素輸入，并根據對應的概率密度因子求解NOx累積質量，仿真與試驗結果的吻合良好。

2）將SCR入口處的氨均勻性指數從0.85提高到 1.00，可使 NOx 轉化效率由90%提高到97%；考慮到氨均勻隨工況變動的特點，提出分段式氨均勻性，計算的NOx轉化率與試驗測得的誤差不超過2%，提高了計算精度。

3）與傳統的一維模型不同，該多通道模型將氨均勻性納入建模，提供了更加精準的一維模型，可以為催化劑技術、混合器設計優化、發動機校準和排放測試循環提供更好的工具和更精確的預測。

4）該多通道模型可以與精密監測設備結合以獲得更加精準的SCR入口處的氨均勻性，進一步提高計算的準確度；同時可以與CFD仿真結合已獲得氨均勻性的云圖分布，測得不同工況下不同氨氣濃度占比，從而優化概率密度因子函數。同時，考慮到不同循環中氨均勻性可能隨循環而波動，本文中采用的簡單分段式氨均勻性仍然存在進一步優化空間。

參考文獻：

[1] LAMBERT C，HAMMERLE R，MCGILL R，et al.Technical advantages of urea SCR for light-duty and heavy-duty diesel vehicle applications[C]//Proceedings of SAE 2004 World Congress amp; Exhibition.Warrendale，USA：SAE International，2004.

[2] LI D，ZHU S P， ZHANG G D，et al.Comprehensive experimental and numerical optimization of diesel engine thermal management strategy for emission clarification and carbon dioxide control[J].Processes，2023，11（4）：1252.

[3] MEHDI G，ZHOU S，ZHU Y Q，et al.Numerical investigation of SCR mixer design optimization for improved performance[J].Processes，2019，7（3）：168.

[4] PARAMADAVALAN T，PANT A. Selective catalytic reduction converter design： the effect of ammonia nonuniformity at inlet[J].Korean Journal of Chemical Engineering，2013， 30（12）：2170-2177.

[5] SAMPATH M K，LACIN F. CFD study of sensitivity parameters in SCR NOx reduction modeling[C]//Proceedings of SAE 2014 Commercial Vehicle Engineering Congress.Detroit，USA：SAE International， 2014.

[6] JANG J， NA S， ROH H，et al. Spraying and mixing characteristics of urea in a static mixer applied marine SCR system[J].Energies，2021，14（18）：1-12.

[7] ZHANG X G，ROMZEK M.3-D numerical study of flow mixing in front of SCR for different injection systems[C]//Proceedings of SAE World Congress amp; Exhibition.Detroit，USA：SAE International，2007.

[8] CHO I，LEE S，KANG H，et al. A study on the NOx reduction of urea-selective catalytic reduction （SCR） system in a heavy duty diesel engine[C]//Proceedings of Asia Pacific Automotive Engineering Conference 2007.Detroit，USA：SAE International，2007.

[9] JEONG S J， LEE S J， KIM W S，et al. Simulation on the optimum shape and location of urea injector for urea-SCR system of heavy-duty diesel engine to prevent NH3 slip[J].High Power Laser amp; Particle Beams，2005，17（12）：1824-1828.

[10] HELDEN R， VERBEEK R， WILLEMS F， et al. Optimization of urea SCR DeNOx systems for HD diesel engines[C]//Proceedings of 2004 SAE World Congress amp; Exhibition. Detroit，USA：SAE International，2004.

[11] KUTERNOWSKI F， STASZAK M， STASZAK K. Modeling of urea decomposition in selective catalytic reduction （SCR） for systems of diesel exhaust gases aftertreatment by finite volume method[J].Catalysts，2020，10（7）：749.

[12] LI L， LIN W， ZHANG Y T. A new dynamic injection system of urea-water solution for a vehicular select catalyst reduction system[J].Energies，2017，10（1）：12.

[13] WARADANA M K A， OH K， LIM O. Investigation of urea uniformity with different types of urea injectors in an SCR system[J].Catalysts，2020，10（11）：1269.

[14] WARDANA M K A， SHANHARIAR G M H，OH K，et al.Ammonia uniformity to predict NOx reduction efficiency in an SCR system[J].Nature Review Neuro Science，2019，20（2）：313-325.

[15] WARDANA M K A， OH K， LEE Y J，et al. Effects of urea injection timing on predicting NOx conversion in SCR systems[J].International Journal of Automotive Technology， 2020， 21（1）：137-145.

[16] SONG X B， NABER J， JOHNSON J H.Nonuniformity and NO2/NOx ratio effects on the SCR performance under transient engine conditions[C]//Proceedings of SAE 2014 World Congress amp; Exhibition.Detroit，USA：SAE International， 2014.

[17] MCKINLEY T L， ALLEYNE A G， LEE C F.Mixture non-uniformity in SCR systems： modeling and uniformity index requirements for steady-state and transient operation[C]//Proceedings of SAE 2010 World Congress amp; Exhibition. Detroit，USA：SAE International，2010.

[18] DANNALAPATI S， AGHALAYAM P， KAISARE N.Modeling the effect of nonuniformities from urea injection on SCR performance using CFD[J].Industrial amp; Engineering Chemistry Research，2019，58：20247-20258.

[19] WU Y J， WANG F S， TANG W Y，et al.Urea decomposition and implication for NOx reduction with Cu-Zeolite and vanadia-selective catalytic reduction[J].Chemical Engineering amp; Technology，2020，43（9）：1758-1764.

[20] BETTONI F，ROHR P R. SCR de NOx process for real diesel exhaust gas under steady-state and transient conditions[J].Chemical Engineering amp; Technology，1998， 21（10）：800-804.

[21] LIU J， XU M Y，GUO W J，et al.Flow and heat transfer mechanism of a regenerative cooling channel mounted with pin-fins using supercritical CO2 as coolant[J].International Journal of Thermal Sciences，2025，208：109425.

[22] 馬盧平.柴油機后處理裝置的流場仿真分析與優化[D].成都：西南交通大學，2017.

[23] 環境保護部.柴油發動機氮氧化物還原劑尿素水溶液（AUS 32）：GB 29518—2013[S].北京：中國標準出版社，2013.

[24] KU K W， HONG J G，PARK C W，et al. Effects of various factors on the conversion efficiency of urea solution in a urea selective catalytic reduction system[J].Energy Fuels，2014，28（9）：5959-5967.

[25] KALYANKAR A， MUNNANNUR A， LIU Z G. Predictive modeling of impact of ANR non-uniformity on transient SCR system DeNOx performance[C]//Proceedings of SAE 2015 World Congress amp; Exhibition.Detroit，USA：SAE International，2015.

[26] JOHANSSON A， WALLIN U， KARLSSON M， et al. Investigation on uniformity indices used for diesel exhaust after-treatment systems[C]//Proceedings of SAE World Congress amp; Exhibition.Detroit，USA：SAE International，2008.

Construction of a multi-channel 1-D simulation model based on

the effect of ammonia uniformity on SCR system performance

TIAN Wenlong， LUO Feng， LANG Junyu， MA Yuejin， LI Guoxiang*

School of Nuclear Science， Energy and Power Engineering， Shandong University， Jinan 250061， China

Abstract：To enhance the accuracy of NOx emission simulation for diesel engines under the world harmonized steady-state cycle （WHSC）， the causes of the significant discrepancy between simulated and experimentally measured NOx emissions in diesel engine exhaust are analyzed. On this basis， a multi-channel one-dimensional simulation model is proposed to investigate the influence of ammonia uniformity on NOx emissions in the selective catalytic reduction （SCR） system. The results demonstrate that the traditional one-dimensional simulation method， which neglects the impact of ammonia uniformity on SCR performance， is the primary reason for the large deviation between simulated and experimentally measured NOx emissions. The multi-channel model proposed in this study effectively predicts the effect of ammonia uniformity on SCR performance. When the ammonia uniformity index reaches 0.95， the error between the simulated NOx emissions and experimental result is significantly reduced. Considering the influence of operating conditions on ammonia uniformity， a segmented ammonia uniformity model is introduced. This approach further reduces the prediction error of NOx emissions， maintaining the error within 2%.

Keywords：urea-SCR system; modelling; multi-channel; ammonia uniformity

（責任編輯：劉麗君）