学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纤维过滤材料过滤过程的数值模拟

作　者: 缪城
导　师: 潘志娟
学　校: 苏州大学
专　业: 纺织工程
关键词: Fluent 纤维过滤材料捕集效率压力降数值模拟
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 60次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文主要用Fluent软件对二维纱线阵列、三维机织物和无序纤维网对液体的过滤过程进行了模拟与分析,并初步进行了实验验证。二维纱线阵列过滤过程的数值模拟和分析:创建了阵列纱线网模型,通过改变纱线直径和纱线排列密度,各分析了3组模型对含颗粒射流的颗粒捕集率和压力降的变化。结果表明:随着纱线间距的增大,颗粒捕集率逐渐下降;随着纱线直径的增大,颗粒捕集率逐渐增加。三维机织物过滤过程的数值模拟和分析:对机织物模型进行了简化处理,构建了垂直交叉的纱线构成的机织物物理模型,讨论了颗粒捕集率与液体流速的关系,确定了比较合适的初始流速为2m/s。选取了纱线直径为100μm,分析了5种不同孔隙的三维机织物模型的颗粒截留率和压力降变化。保持孔隙大小100×100(μm)不变,讨论了纱线直径分别为60μm、80μm、100μm、120μm、150μm时,三维机织物模型的颗粒截留率和压力降变化。结果表明:随着流速增加,捕集率先增加,达到一定值后会减少;保持纱线直径不变,随着孔隙尺寸的增大,颗粒捕集率逐渐减小;保持孔隙大小不变,随着纱线直径的增大,颗粒捕集率逐渐提高。三维无序排列纤维网过滤过程的数值模拟和分析:构建了孔隙率分别为70%、75%、80%、85%、90%的5种三维无序排列纤维网;模拟了纤维直径分别为20μm、1μm、100nm的三维无序网的过滤过程;讨论了纤维网层数对颗粒捕集率的影响。结果显示:纤维直径为20μm的三维无序网,能够进行有效捕集的最小颗粒尺寸为15μm,捕集效果最好的是孔隙率为80%的模型;纤维直径为1μm的三维无序网,能够进行有效捕集的最小颗粒尺寸为5μm,捕集效果最好的纤维网孔隙率为75%;直径为100nm的三维无序网,能够进行有效捕集的最小颗粒尺寸可以达到纳米级别。经过实验验证发现,直径为1.2μm左右的静电纺聚砜纤维构成的纤维膜对5μm的聚苯乙烯微粒的截留率与理论模拟的结果基本一致。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-22
  1.1 过滤理论的研究与发展  11-16
    1.1.1 过滤理论的发展历程  11-12
    1.1.2 纤维过滤材料的过滤机理  12-14
    1.1.3 过滤理论的数学模型  14-16
  1.2 计算流体动力学和Fluent 软件的介绍  16-19
    1.2.1 计算流体动力学  16
    1.2.2 Fluent 软件包介绍  16-17
    1.2.3 CFD 计算中基于有限体积法的控制  17-18
    1.2.4 Fluent 的求解步骤和解的格式  18-19
  1.3 Fluent 软件在过滤过程模拟中的研究现状  19-20
  1.4 本课题的研究目的和内容  20-22
    1.4.1 本课题的研究目的  20
    1.4.2 本课题的研究内容  20-22
第二章二维纱线阵列过滤过程的数值模拟与分析  22-28
  2.1 阵列纱线网模型的创建  22-23
    2.1.1 阵列纱线网的基本结构  22
    2.1.2 阵列纱线网模型的建立及网格的创建  22-23
  2.2 纱线排列密度对过滤过程的影响  23-25
    2.2.1 模型分类  23
    2.2.2 过滤过程的模拟结果  23-24
    2.2.3 结果分析  24-25
  2.3 纱线直径对过滤过程的影响  25-27
    2.3.1 模型分类  25
    2.3.2 过滤过程的模拟结果  25-26
    2.3.3 结果分析  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章机织物过滤过程的数值模拟与分析  28-37
  3.1 机织物模型的创建  28-29
    3.1.1 机织物模型的基本结构  28
    3.1.2 机织物模型建立及网格创建的方法  28-29
  3.2 颗粒直径对机织物模型过滤过程的影响  29-31
    3.2.1 过滤过程的模拟结果  29-30
    3.2.2 结果分析  30-31
  3.3 纱线间孔隙对过滤过程的影响  31-33
    3.3.1 不同孔隙的三维机织物模型  31
    3.3.2 过滤过程的模拟结果  31-32
    3.3.3 结果分析  32-33
  3.4 纱线直径对过滤过程的影响  33-36
    3.4.1 不同直径的纱线构成的三维机织物模型  33-34
    3.4.2 过滤过程的模拟结果  34-35
    3.4.3 结果分析  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章三维无序排列纤维网过滤过程的数值模拟与分析  37-46
  4.1 三维无序排列纤维网模型的创建  37-38
    4.1.1 三维无序排列纤维网的基本结构  37
    4.1.2 无序排列纤维网模型的建立及网格的创建  37-38
  4.2 三维无序网过滤过程的模拟与分析  38-43
    4.2.1 20μｍ纤维构成的三维无序网  38-41
    4.2.2 1μｍ纤维构成的三维无序网  41-42
    4.2.3 100nm 纤维构成的三维无序网模型分类  42-43
  4.3 纤维网层数对过滤过程的影响  43-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章试验验证与分析  46-52
  5.1 实验  46-49
    5.1.1 实验材料  46
    5.1.2 实验仪器  46
    5.1.3 试样制备  46-47
    5.1.4 热处理  47
    5.1.5 纤维形态测试  47
    5.1.6 纤维膜孔隙率测试  47-48
    5.1.7 液体过滤实验  48-49
    5.1.8 聚苯乙烯微粒浓度及截留率的测定  49
  5.2 实验结果与Fluent 软件模拟分析  49-51
    5.2.1 静电纺PSU 纤维膜对聚苯乙烯微粒的过滤效果  49-50
    5.2.2 Fluent 模拟结果  50-51
  5.3 本章小结  51-52
第六章结论与展望  52-54
  6.1 二维纱线阵列过滤过程的数值模拟和分析  52
  6.2 三维机织物过滤过程的数值模拟和分析  52
  6.3 三维无序纤维网过滤过程的数值模拟和分析  52-53
  6.4 实验验证与分析  53
  6.5 展望  53-54
参考文献  54-57
攻读学位期间公开发表的论文  57-58
致谢  58-59

纤维过滤材料过滤过程的数值模拟

内容摘要

全文目录

相似论文