树突结构对纤维介质在CFD-DEM粉尘加载过程中的过性能的影响
Yanju Li1, Jixin Cui2, Pengchang Chai2
1School of Energy and Safety Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin, 300384, China. lindalyj@tcu.edu.cn.
Scientific reports
|September 1, 2025
概括
这项研究优化了纤维介质过以控制空气颗粒物. 增加纤维密度和颗粒大小提高了过效率,而较高的流体速度通过破坏颗粒结构来降低了它.
科学领域:
- 环境工程
- 材料科学
- 流体动力学
背景情况:
- 颗粒物污染对空气质量和健康造成风险.
- 纤维介质过器对于控制空气中的颗粒至关重要.
- 精确的波器性能需要了解颗粒沉积的动态.
研究的目的:
- 使用3D纤维模型在纤维介质中建模颗粒沉积.
- 研究固体体积分 (SVF),尘埃度和颗粒大小对过效率的影响.
- 分析树突结构的作用,并提出相当的固体体积分数 (ESVF).
主要方法:
- 计算流体动力学离散元件方法 (CFD-DEM) 模拟.
- 基于F8袋式过介质的3D纤维模型的开发.
- 在不同的灰尘负载条件下分析颗粒沉积.
主要成果:
- 过效率随着较高的SVF和较大的颗粒大小 (1μm到120μm,效率从51%到97%) 增加.
- 效率与尘埃度成比例,通常超过90%.
- 由于树突结构的破坏和ESVF的减少,增加的流体速度 (从0.04m/s到0.21m/s) 使效率降低了20%左右.
结论:
- 有助于优化纤维过器性能的粒子沉积建模.
- 了解树突结构演变是预测过效率的关键.
- 这些发现支持通过改进过器设计改善室内空气质量.
