166 / 2023-05-01 16:51:22

考虑多因素的纤维过滤性能数值模拟研究

颗粒物污染,随机多纤维模型,过滤器效率

随着静电纺丝技术发展，人们能在一定程度上设计纳米纤维直径，定制纤维过滤膜。为更明晰各种因素对纤维过滤性能的影响，指导过滤膜生产设计，编写算法生成了随机多纤维模型，并采用数值模拟方法求解流场和颗粒过滤效率，考虑静电力并使用用户自定义函数（UDF）实现颗粒物对纤维壁面的弹性碰撞。结果表明，考虑弹性碰撞，颗粒直径从1um增加到15um，过滤效率增加89.7%；颗粒密度从1550 kg/m³增加到3550 kg/m³，过滤效率增加了32.5%；面流速从0.26m/s增加到1m/s时，过滤效率增加31.8%。在弹性碰撞下对纤维壁面施加负电势，对于带正电的颗粒，颗粒直径从1um增加到15um，过滤效率增加了88.3%；面流速从0.26m/s增加到1m/s ，过滤效率增加了22.1%；对于带负电的颗粒，在以上两种条件下过滤效率则分别增加了85.7%和68.3%；对比未考虑静电力作用过滤效率，当颗粒物带正电，纤维过滤器过滤效率增加，而颗粒物带负电，纤维过滤器过滤效率有所降低；模拟结果与实际数据相似，能在一定工况中指导纳米空气过滤纤维滤膜设计。