利用CFD技術研究過濾器必要性的討論

近幾年發展起來的高分子纖維過濾技術能有效改善常規空氣過濾器的性能，防止微細顆粒物隨著空調系統的新風進入室內，如果綜合利用納米光催化技術（如表面噴涂一些納米TiO2）還可以有效抑止甲苯、甲醛、氨氣、揮發性有機物以及微生物等室內主要污染物對人們健康的威脅。
在過濾器領域，目前的研究工作主要集中在如何來準確地預測過濾器的壓降和收集效率。通過實驗來測試過濾器的過濾性能固然能得到準確的結果，但是這種常規的實驗手段無法得到過濾器內部的微細結構特征，也就無法進一步改善過濾器的過濾性能。
隨著計算機硬件技術的發展，數值計算技術越來越顯示出其在這一領域的應用優勢，利用計算流體力學（CFD）技術不僅省時省力，而且還可以對微細顆粒在過濾器纖維表面的氣固兩相運動情況進行全面、直觀的模擬。
針對過濾器內氣固兩相流動的數值模擬，國內外已有眾多學者進行過研究。然而，需要說明的是，大部分研究者計算模型僅僅考慮單個纖維的情況，過濾效率通過單纖維流場來決定。在單纖維過濾器研究的基礎上，有文獻[1-3]對一些排列較為規則的纖維過濾器的氣-固流動進行了數值研究。
上述研究都是將實際的纖維過濾器的纖維簡化為一種規則排列的結構。而實際上絕大多數纖維過濾器內的纖維都是一種隨機排列結構，因此，這種簡化會影響數值模擬研究結果和實際情況的吻合程度，在一定程度上將會制約暖通空調領域空氣過濾器過濾性能的進一步改善。為了克服上述數值計算模型的不足，同時也為了得到有關過濾器介質局部結構的真實信息，一種有用的技術是對材料的序列斷面進行成像研究。
回顧了空氣過濾器內部微觀結構可視化方法的國內外研究進展，并提出了今后的發展方向，在此基礎上分析了基于成像方法并利用CFD技術研究過濾器內氣固兩相流動的可行性。