付海明，徐芳芳，李艳艳

（东华大学环境科学与工程学院，上海201620）

纤维过滤介质渗透率及压力损失数值模拟

付海明，徐芳芳，李艳艳

（东华大学环境科学与工程学院，上海201620）

针对纤维过滤介质纤维杂乱无章分布的特性，采用计算机模拟生产接近真实过滤介质的随机排列的三维纤维微观结构，对其内部流场进行数值模拟，得出纤维过滤介质内部流场三维压力及速度分布曲线图.通过大量计算及回归分析，获得随机排列纤维过滤介质无因次压降和渗透率拟合关联式.研究结果表明：随着迎面风速的增大，过滤介质压力损失线性增加；过滤介质压降随着填充密度的增大而非线性增加；随机排列纤维过滤介质无因次压降的计算结果与Davies及Jackson的计算结果非常吻合.

纤维过滤介质；渗透率；压力损失；数值模拟

纤维过滤介质的渗透率和压力损失是纤维过滤非常重要的性能参数.国内外学者对纤维过滤介质的性能进行了大量的研究，但许多研究只是将实际的纤维过滤介质简化为规则排列的纤维或二维空间.实际上，纤维过滤介质内部的气固两相流是发生在三维空间的，所以用这些模型预测真实介质与实际结果还有些差距.近年来，Hosseini等［1－2］采用计算机对任意排列的纤维介质过滤性能进行了二维及三维的模拟及比较.Faessel等［3］用X光射线断层摄影技术，重建了纤维随机分布的纤维网的微观结构.Jaganathan等［4］使用DVI技术，获得了水缠绕无纺布的三维图像，计算并讨论了局部渗透率.Zobel等［5］考虑了纤维过滤介质压延时的流场.Wang等［6－8］考虑了复丝织物纤维的弯曲和纬纱，创建细丝按六角形编排成的复丝织物的完全3－D几何模型；……