纤维多孔介质的阻力特性研究

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1、学校代码:10255学号:2121173东华大学硕士学位论文纤维多孔介质的阻力特性研究StudyonResistanceCharacteristicsofFibrousPorousMedia学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程作者姓名：张杰指导老师：付海明副教授答辩日期：2015年1月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本

2、声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日II东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士研究生毕业论文纤维多孔介质的阻力特性研究摘要纤维过滤器的过滤阻力是影响过滤性能的重要参数，过去的压力损

3、失预测模型大都建立在规则排布纤维模型的基础上，即将真实纤维过滤介质中弯曲、重叠、缠绕的排布结构简化成规则排布的圆形，规则分布模型并不能体现纤维微观结构对于压力损失的影响，无法反应纤维内部结构（如排列方式、孔隙的连通性、不均匀性）对压力损失的影响，这种简化必然造成一定的预测误差，因此具有很大局限性，随着计算机技术的发展，我们建立了二维纤维随机分布模型，来反映真实纤维的随机分布特征，并引入了分形维数和迂曲度的概念，以提高压力损失预测的精度，其中分形维数用来表征纤维分布的不规则性，从而在研究过滤器压力损失时能够将纤维排列方式这个影响因素考虑进去，以得到更加准确的结果，而引入迂曲度

4、因子的主要目的是为了对计算的渗透率等物性参数进行必要的修正，使其更接近实际情况。文章首先通过VBA程序创建了一系列具有不同结构参数的虚拟过滤介质，利用CFD技术对虚拟过滤介质的流场进行了模拟计算，并利用图像分形维数计算软件FRACTALFOX计算了虚拟过滤介质的分形维数，经过对数据的分析整理后，得到了二维模型压力损失的分形表达式，为了验证二维模型预测的可靠性，我们建立了3维纤维随机分布模型，该模型能够真实的反映纤维过滤介质的内部特征，包I东华大学硕士研究生毕业论文括纤维过滤介质中弯曲、重叠、缠绕，经过对比分析，我们发现二维随机分布分形压力损失表达式与所建立的三维模型具有较好

5、的一致性。最后在数值模拟的基础上，我们有进行了实验验证了二维随机分布分形压力损失表达式的可靠性。关键词：纤维过滤介质；压力损失；迂曲度；分形维数；随机分布；三维模拟II东华大学硕士研究生毕业论文STUDYONRESISTANCECHARACTERISTICSOFFIBROUSPOROUSMEDIAABSTRACTFiberfilterfiltrationresistanceisanimportantparameteraffectingthefiltrationperformance.Inpreviousstudiespressurelosspredictionmodelsw

6、ereestablishedonthebasisofregularconfigurationoffibermodel,i.e.,simplifytheconfigurationofbending,overlapping,twistingintherealfiberfiltermediumintoregularlydistributedcylindricalfibers.Regularlydistributedmodelscouldnotembodytheeffectsoffibermicrostructureonpressurelossanditalsocouldnotre

7、flectfiberinternalstructureinfluence(suchasthearrangement,poreconnectivity,inhomogeneity)onpressureloss.Thissimplificationwillcausecertainpredictionerror,whichwillcauseabiglimitation.Withthedevelopmentofcomputertechnology,weestablishedatwo-dimensionalrandomdis