A CFD analysis and structure optimization of a new type desert swirl tube air filter

张伟社，李美美，梁学双，李　珂

ZHANG Wei-she, LI Mei-mei, LIANG Xue-shuang, LI Ke

（长安大学 工程机械学院，西安 710064）



新型沙漠空气粗滤器流场分析与结构优化

A CFD analysis and structure optimization of a new type desert swirl tube air filter

张伟社，李美美，梁学双，李珂

ZHANG Wei-she, LI Mei-mei, LIANG Xue-shuang, LI Ke

（长安大学 工程机械学院，西安 710064）

摘 要：针对重型卡车用的沙漠空气滤清器中旋流管式空气粗滤器，提出一种新型结构形式，并建立三维几何模型，应用计算流体动力学（CFD）对其进气口、旋流管组气流阻力进行单相（空气）数值仿真分析。根据分析结果对其栅格与圆孔形进气口、旋流管与旋流管组结构参数提出了改进方案。

关键词：旋流管；空气粗滤器；结构优化；流场分析

0 引言

常在沙漠、油田、煤矿等灰尘“重灾区”工作的工程机械与重型卡车，需要装配一种沙漠空气滤清器，以满足延长发动机使用寿命的要求。

沙漠空气滤清器由纸质滤芯与多旋流管式粗滤器共同组成的一种双级干式空滤器，空气从进气口进入旋流管进行粗过滤，大部分灰尘受离心作用被滤出，并通过锥形管道导入集灰腔。粗滤后的气体再经过旋流管内管进入纸质滤清器，再进行进一步过滤[1]。

多旋流管式粗滤器的气流阻力是其性能的度量指标之一，应用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamic，CFD）数值仿真分析软件STAR-CCM+，对其气流进行模拟已逐步成为重要手段。应用CFD与k-ε紊流模型，对空气滤清器入口部分进行压力、速度特性分析，优化入口结构[2,3]；应用两相（灰尘和空气）流计算方法对不同结构旋流管的滤清效率比较分析[4]；对空气滤清器的内部流场进行分析，优化内部结构[5,6]；……