纤维过滤介质非稳态效率研究：积尘阶段与斯托克斯区

"纤维过滤介质在容尘阶段的非稳态过滤效率 (2013年) - 同济大学学报(自然科学版)" 本文详细探讨了纤维过滤介质在捕集灰尘过程中非稳态过滤效率的问题。研究基于黏性牛顿流体的Navier-Stokes(N-S)方程，该方程是描述流体动力学的基本工具，适用于分析纤维过滤介质内部的气流和粒子运动。作者从一般控制方程的通用形式出发，考虑了纤维过滤介质的积尘填充率（即捕获的粉尘量）和颗粒或气溶胶微粒的沉积过程，推导出一个描述粒子浓度分布的非线性微分方程。这个方程揭示了过滤介质内部粒子动态分布的复杂性，对于理解和预测过滤效率具有重要意义。 在分析过程中，作者关注了过滤效率经验公式的无量纲参数之间的关系。这些参数通常包括颗粒的雷诺数(Re)，它衡量流体动力学行为，以及斯托克斯数(St)，用于判断粒子在流体中的运动是否符合斯托克斯定律。通过研究发现，研究中涉及的微粒雷诺数始终小于1，这意味着空气流动处于斯托克斯区域，即粒子的运动主要受黏性力控制，而非惯性力，因此其流动状态呈现层流特性。这种流动状态有助于粒子有效捕集，因为层流可以减少粒子的湍动，增加拦截概率。 进一步的计算得出拦截参数的范围为0.086至0.559，这些参数反映了过滤介质对粒子的捕集能力。拦截参数与纤维直径、颗粒大小、流速等因素密切相关，它的变化直接影响过滤效率。 文章还运用非线性回归方法，拟合出适用于容尘阶段的纤维过滤介质的非稳态过滤效率经验公式。此公式能够更好地描述过滤介质在捕尘过程中的效率变化，特别是在斯托克斯数小于1的情况下，这为实际应用提供了理论支持和计算依据。 关键词：纤维过滤介质、非稳态过滤、粒子浓度分布微分方程、积尘填充率、经验公式，强调了研究的主要内容和技术手段。这篇论文对理解纤维过滤介质的工作机理，优化过滤设计，以及提升空气过滤系统的性能具有重要的理论和实践价值。