利用CFD技術(shù)研究過濾器必要性的討論

近幾年發(fā)展起來的高分子纖維過濾技術(shù)能有效改善常規(guī)空氣過濾器的性能，防止微細顆粒物隨著空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)進入室內(nèi)，如果綜合利用納米光催化技術(shù)（如表面噴涂一些納米TiO2）還可以有效抑止甲苯、甲醛、氨氣、揮發(fā)性有機物以及微生物等室內(nèi)主要污染物對人們健康的威脅。
在過濾器領(lǐng)域，目前的研究工作主要集中在如何來準確地預(yù)測過濾器的壓降和收集效率。通過實驗來測試過濾器的過濾性能固然能得到準確的結(jié)果，但是這種常規(guī)的實驗手段無法得到過濾器內(nèi)部的微細結(jié)構(gòu)特征，也就無法進一步改善過濾器的過濾性能。
隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值計算技術(shù)越來越顯示出其在這一領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，利用計算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)不僅省時省力，而且還可以對微細顆粒在過濾器纖維表面的氣固兩相運動情況進行全面、直觀的模擬。
針對過濾器內(nèi)氣固兩相流動的數(shù)值模擬，國內(nèi)外已有眾多學(xué)者進行過研究。然而，需要說明的是，大部分研究者計算模型僅僅考慮單個纖維的情況，過濾效率通過單纖維流場來決定。在單纖維過濾器研究的基礎(chǔ)上，有文獻[1-3]對一些排列較為規(guī)則的纖維過濾器的氣-固流動進行了數(shù)值研究。
上述研究都是將實際的纖維過濾器的纖維簡化為一種規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)。而實際上絕大多數(shù)纖維過濾器內(nèi)的纖維都是一種隨機排列結(jié)構(gòu)，因此，這種簡化會影響數(shù)值模擬研究結(jié)果和實際情況的吻合程度，在一定程度上將會制約暖通空調(diào)領(lǐng)域空氣過濾器過濾性能的進一步改善。為了克服上述數(shù)值計算模型的不足，同時也為了得到有關(guān)過濾器介質(zhì)局部結(jié)構(gòu)的真實信息，一種有用的技術(shù)是對材料的序列斷面進行成像研究。
回顧了空氣過濾器內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)可視化方法的國內(nèi)外研究進展，并提出了今后的發(fā)展方向，在此基礎(chǔ)上分析了基于成像方法并利用CFD技術(shù)研究過濾器內(nèi)氣固兩相流動的可行性。