利用CFD技术研究高效过滤器的必要性

近几年发展起来的高分子纤维过滤技术能有效改善常规空气过滤器的性能，防止微细颗粒物随着空调系统的新风进入室内，如果综合利用纳米光催化技术（如表面喷涂一些纳米TiO2）还可以有效抑止甲苯、甲醛、氨气、挥发性有机物以及微生物等室内主要污染物对人们健康的威胁。

在高效过滤器领域，目前的研究工作主要集中在如何来准确地预测过滤器的压降和收集效率。通过实验来测试高效过滤器的过滤性能固然能得到准确的结果，但是这种常规的实验手段无法得到过滤器内部的微细结构特征，也就无法进一步改善过滤器的过滤性能。

随着计算机硬件技术的发展，数值计算技术越来越显示出其在这一领域的应用优势，利用计算流体力学（CFD）技术不仅省时省力，而且还可以对微细颗粒在过滤器纤维表面的气固两相运动情况进行全面、直观的模拟。

针对高效过滤器内气固两相流动的数值模拟，国内外已有众多学者进行过研究。然而，需要说明的是，大部分研究者计算模型仅仅考虑单个纤维的情况，过滤效率通过单纤维流场来决定。在单纤维过滤器研究的基础上，有文献[1-3]对一些排列较为规则的纤维过滤器的气-固流动进行了数值研究。

上述研究都是将实际的纤维过滤器的纤维简化为一种规则排列的结构。而实际上绝大多数纤维过滤器内的纤维都是一种随机排列结构，因此，这种简化会影响数值模拟研究结果和实际情况的吻合程度，在一定程度上将会制约暖通空调领域高效空气过滤器过滤性能的进一步改善。

为了克服上述数值计算模型的不足，同时也为了得到有关过滤器介质局部结构的真实信息，一种有用的技术是对材料的序列断面进行成像研究。

回顾了高效空气过滤器内部微观结构可视化方法的国内外研究进展，并提出了今后的发展方向，在此基础上分析了基于成像方法并利用CFD技术研究高效过滤器内气固两相流动的可行性。