基于微观结构的褶式滤芯拟态化模型及其过滤性能的数值模拟.pdf
2015-12-08 571.17KB
基于随机多层纤维过滤介质算法建立褶式滤芯三维拟态化结构模型，对褶式滤芯内部气−固两相流动进行数 值模拟，计算不同运行参数及结构参数下滤芯的压力损失及过滤效率，并与文献计算值进行比较. 结果表明，压力损 失随过滤风速增大呈线性增加；随褶尖角增大，压力损失呈先减小后增加，压力损失计算值与文献计算值吻合较好. 褶 尖角和过滤风速一定时，过滤效率随粒径增加先减小后增大，在给出的颗粒直径范围内存在最易穿透颗粒直径(MPPS). 不同过滤风速下，当颗粒粒径小于0.5 μm 时，扩散作用使过滤效率随过滤风速增加而减小；
节选段落一：
褶
式滤芯的过滤特性受褶的几何结构及微观纤维介质共
同影响，现存的平板型滤芯经验关联式不能指导褶式滤
芯的优化设计. 因此，国内外众多学者对褶式滤芯的过
滤特性展开了研究. Chen 等[1]采用有限元法对 U 型褶式
过滤器进行了开拓性研究，分析了褶数对过滤器压力损
失的影响，认为存在 优褶数. 文献[2−4]分别对褶式过
滤器进行了实验研究，分析了褶的几何结构对其过滤压
降的影响.节选段落二：
Fabbro 等[5]分别对 U 型和 V 型褶式空气过滤
器进行了数值模拟和实验研究，获得了不同褶高、褶间
距组合时滤芯压力损失随过滤速度的变化曲线；
Fotovati 等[6]用数值模拟方法获得了迎面风速一定时不
同滤芯的压力损失−褶数关系曲线；文献[7, 8]则分别对
褶式筒状过滤器单个褶进行了二维和三维模拟，分析了
过滤器内外径、褶数对过滤器压力损失的影响. 査文娟
等[9]对二维 V 型褶式滤芯结构进行了数值模拟，并基于
响应曲面法对过滤器的结构参数(褶高、褶间距)及运行
参数(气流速度)进行了优化.节选段落三：
采用计算流体动力学技术对其内部
气−固两相流动特性进行数值模拟，以期为滤筒除尘器
的性能优化奠定理论基础.
2 计算模型
2.1 褶式滤芯微观结构拟态化模型的建立
褶式滤芯结构复杂，可将其细分为纤维尺度、过滤
第 3 期 黄乃金等：基于微观结构的褶式滤芯拟态化模型及其过滤性能的数值模拟 403
介质尺度及褶式过滤单元尺度[10,11]，如图 1 所示. 基于
目前的计算机技术对褶式滤芯进行多尺度建模及计算
相当困难. 本工作基于褶式滤芯的纤维尺度，同时考虑
褶型的几何结构，建立褶式滤芯微观结构拟态化模型.
褶
式滤芯的过滤特性受褶的几何结构及微观纤维介质共
同影响，现存的平板型滤芯经验关联式不能指导褶式滤
芯的优化设计. 因此，国内外众多学者对褶式滤芯的过
滤特性展开了研究. Chen 等[1]采用有限元法对 U 型褶式
过滤器进行了开拓性研究，分析了褶数对过滤器压力损
失的影响，认为存在 优褶数. 文献[2−4]分别对褶式过
滤器进行了实验研究，分析了褶的几何结构对其过滤压
降的影响.节选段落二：
Fabbro 等[5]分别对 U 型和 V 型褶式空气过滤
器进行了数值模拟和实验研究，获得了不同褶高、褶间
距组合时滤芯压力损失随过滤速度的变化曲线；
Fotovati 等[6]用数值模拟方法获得了迎面风速一定时不
同滤芯的压力损失−褶数关系曲线；文献[7, 8]则分别对
褶式筒状过滤器单个褶进行了二维和三维模拟，分析了
过滤器内外径、褶数对过滤器压力损失的影响. 査文娟
等[9]对二维 V 型褶式滤芯结构进行了数值模拟，并基于
响应曲面法对过滤器的结构参数(褶高、褶间距)及运行
参数(气流速度)进行了优化.节选段落三：
采用计算流体动力学技术对其内部
气−固两相流动特性进行数值模拟，以期为滤筒除尘器
的性能优化奠定理论基础.
2 计算模型
2.1 褶式滤芯微观结构拟态化模型的建立
褶式滤芯结构复杂，可将其细分为纤维尺度、过滤
第 3 期 黄乃金等：基于微观结构的褶式滤芯拟态化模型及其过滤性能的数值模拟 403
介质尺度及褶式过滤单元尺度[10,11]，如图 1 所示. 基于
目前的计算机技术对褶式滤芯进行多尺度建模及计算
相当困难. 本工作基于褶式滤芯的纤维尺度，同时考虑
褶型的几何结构，建立褶式滤芯微观结构拟态化模型.
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