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二维随机分布纤维过滤介质的压力损失分形模型
  • ISSN号:1671-0444
  • 期刊名称:《东华大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TS179[轻工技术与工程—纺织材料与纺织品设计;轻工技术与工程—纺织科学与工程]
  • 作者机构:[1]东华大学环境科学与工程学院,上海201620, [2]东华大学国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心,上海201620
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51178094,41371445); 广西教育厅科研基金资助项目(201106LX724)
中文摘要:

为了研究影响纤维过滤器压力损失的主要因素,开发了能够生成二维随机分布的虚拟纤维过滤介质的VBA程序,并在纤维随机分布的二维区域中利用计算流体力学(CFD)技术计算了Stokes方程的数值解.通过对虚拟滤料CFD模拟计算结果的数据回归分析可知,纤维过滤介质的压力损失随纤维填充率增加呈非线性增加,与纤维直径的二次方呈反比例关系,与纤维介质厚度及过滤速度呈线性正比例关系,由此提出了二维随机分布纤维过滤介质的压力损失预测模型.在此基础上,考虑了分形维数和迂曲度对过滤压力损失的影响,得出压力损失随分形维数和迂曲度的增加呈非线性增加,提出了包含分形维数、迂曲度的压力损失预测表达式,该表达式与相关文献的分形理论模型具有很高的一致性.

英文摘要:

In order to study the main factors influencing the fiber filter pressure drop, the VBA program which can generate 2D random distribution fiber medium is developed and the numerical solutions of Stokes equations in the area of 2D fiber are calculated using the computational fluid dynamics(CFD) technology. Through regression analysis of the calculated data, it is concluded that the pressure drop of fiber filter medium presents nonlinear direct ratio relation with the solid volume fraction, inversely proportional relationship with the diameter of the square, linear direct ratio relation with the medium thickness and filtration velocity, and a two-dimensional random distribution fiber filter medium pressure drop prediction model is put forward. In addition, the fractal dimension and tortuosity are also considered to the influence of the filter pressure drop. It is concluded that the pressure drop of fiber medium presents nonlinear relation with the fractal dimension and tortuosity. In the end, a fractal pressure drop prediction expression is put forward. This expression has a very high consistency with the theoretical models which are obtained by different methods.

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期刊信息
  • 《东华大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:东华大学
  • 主编:王善元
  • 地址:上海市延安西路1882号
  • 邮编:200051
  • 邮箱:xuebao@dhu.edu.cn
  • 电话:021-62373643
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-0444
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1865/N
  • 邮发代号:4-123
  • 获奖情况:
  • 1996年获纺织工业总会核心期刊,1996年高校学报评比二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:6715