高效過濾器的數值模擬模擬運算

特別是電子技術的發展，生產工藝對生產環境的要求越來越高，其中對潔凈度的要求最高，而要達到要求的潔凈度，最關鍵的設備就是高效空氣過濾器。高效空氣過濾器的好壞直接關系到產品的質量。高效空氣過濾器得以推廣和普及，設備的廉價和節能是關鍵。

關于整個過濾器阻力的數學模型，最常見的表達式為: P=A +B ，式中 為過濾速度， 為進氣管板的迎面風速。這個要涉及兩個變量。同時，從前面的分析，可以知道，過濾速度是影響濾料阻力的主要因素，(過濾總阻力和過濾速度間的相關性)同時，濾料阻力又占過濾器總阻力的3/4以上。在這個基礎上，考慮用過濾速度作為自變量的阻力公式是合理的。確定過濾器阻力的擬合曲線為:

                     （3-1）

式中:C和m均為常數，取決于過濾器的規格。利用數值模擬的結果采用最小二乘法求得常數C和m。即使得平方和 最小。這樣，結合數值模擬的數據建立數學模型為：

            （3-2）

使得 

     對于上式中的約束條件，其實也是最后擬合曲線公式的適用條件。過濾器規格不同時，約束條件中的濾速范圍就不同。本文對于層流模擬情況下和湍流模擬情況下結果分別做曲線擬合，在這個基礎上得到的擬合公式可以對在此過濾速度范圍內的總阻力進預測。

分別代入各組數據并對目標函數進行求解即得到兩個過濾阻力公式：

表3層流模型系數

層流過濾阻力公式：              （3-3）

表4湍流模型系數

湍流過濾阻力公式:                （3-4）

兩式中的系數C有點差別，這主要是由于源數據的差異所引起的。如果以同樣的過濾速度分別用式(3-3)和式(3-4)計算結果的相對誤差為（27-23）/27=14.8%。在這其中包括由于模擬中速度不同引起的誤差以及流型不同引起的誤差，還有與所建的模型等因素有關。由表3-1和表3-2可以看出大部分數據的相對誤差還是比較小的，這說明所建的模型是合理可靠的。

結論:

（1）通過模擬結果和數據處理的結果看出，兩者的誤差不是很大，基本保持在5%以內，可以確信，本文所建立的模擬模型是合理的，模擬的結果準確可信。并在此基礎上對模擬結果進行分析，來研究過濾器和濾管內的流動特征。

（2）以不同流型數值模擬的結果為樣本，擬合得到過濾阻力公式及過濾阻力曲線，該公式可以很方便的對于本文所研究的過濾器阻力的變化趨勢和阻力值的大小作初步的預測。

（3）模擬結果比較準確可靠，有一定的理論指導意義。

參考：高效過濾器 http://www.klcfilter.com 黃貞民TEL—13570963007